Архитектура компьютерных сетей

     Прикладной  уровень (Application Layer) отвечает за поддержку прикладного программного обеспечения конечного пользователя. 

 

     Во  время разработки модели OSI в конце 70-х годов несколько компаний разработали свои методы, достаточно отдаленно напоминающие модель OSI, однако обеспечивающие высокую скорость обмена. Корпорация IBM реализовала систему с передачей маркера (token) в рамках Стандартной Сетевой Архитектуры (Standard Network Architecture - SNA). В это же время широко известный исследовательский центр компании Xerox в Palo Alto реализовал схему, названную XNS (Xerox Network Services), обеспечивающую множественный доступ к среде передачи. Вариация этого метода, названного ethernet, была адаптирована в системе TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), Digital Equipment в ее стратегии Digital-Intel-Xerox (DIX) и Novell в SPX/IPX (Sequence Packet Exchange/Internetwork Packet Exchange), используемых в сетевой ОС NetWare.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     III Компьютерная сеть

     Компьютерная  сеть - группа из двух или более соединенных вместе компьютерных систем.  

     Компьютерная  система - это не только компьютер, но также и все программное обеспечение и периферийные устройства, которые необходимы для его работы. К примеру, любой компьютер для работы требует наличия операционной системы. 

     Компьютеры  могут соединяться друг с другом непосредственно (двухточечное соединение) либо через промежуточные узлы связи. Канал связи компьютера с остальными машинами сети обеспечивает кабель. Существует несколько их видов:  

1. Кабель  на основе скрученных пар (витая пара, TP) - содержит две или более пары проводов, скрученных один с другим по всей длине. Скручивание позволяет повысить помехоустойчивость кабеля и снизить влияние каждой пары на все остальные.

 

2. Коаксиальный  кабель состоит из центрального проводника (сплошного или многожильного), покрытого слоем полимерного изолятора, поверх которого расположен другой проводник (экран). Экран представляет собой оплетку из медного провода вокруг изолятора или обернутую вокруг изолятора фольгу. В высококачественных кабелях присутствуют и оплетка и фольга. Коаксиальный кабель обеспечивает более высокую помехоустойчивость по сравнению с витой парой.

 

3. Оптический  кабель состоит из одного или нескольких кварцевых волокон (иногда полимерных), покрытых защитной оболочкой. Оболочка, как правило, состоит из нескольких слоев для обеспечения лучшей защиты волокон.

 
 

     Существует  несколько типов компьютерных сетей, включающие: 

Локальные компьютерные сети: компьютеры в сети расположены недалеко друг от друга (к примеру, находятся в одном здании).  

Глобальные  компьютерные сети: компьютеры отдалены друг от друга и соединяются посредством телефонных линий или радиоволн.  
 
 
 

     Существует  также разделение компьютерных сетей на следующие два класса: 

     Сети  с архитектурой клиент-сервер

       

     Специализированный  компьютер (выделенный сервер) используется для установки всех разделяемых  ресурсов. Такое решение ускоряет доступ пользователей к централизованным ресурсам сети.  

     Сетевое администрирование проще за счет незначительного числа серверов в сети и их узкой специализации.  

     Обеспечение высокой производительности требует  установки на сервере большого количества оперативной памяти, диска большого размера и использования в сервере производительного процессора.  

     При нарушении работы сервера сеть становится практически неработоспособной.  

     Одноранговые  сети

     

     Сетевые приложения могут быть распределены по многочисленным серверам для повышения производительности сети и снижения расходов.  

     Гибкое  разделение ресурсов любого узла сети.  

     Администрирование одноранговой сети может быть сложнее  за счет большего числа серверов и более развитых возможностей каждого сервера.  

     Невыделенные  серверы медленнее специализированных.  

     В сети LANtastic могут использоваться как  выделенные серверы, так и невыделенные серверы/рабочие станции.

     Классификация. 

По территориальной распространенности:

• PAN (Personal Area Network) — персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.
• LAN (Local Area Network) — локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку — около шести миль (10 км) в радиусе. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью.
• CAN (Campus Area Network — кампусная сеть) — объединяет локальные сети близко расположенных зданий.
• MAN (Metropolitan Area Network) — городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей.
• WAN (Wide Area Network) — глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN — сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.
• Термин «корпоративная сеть» также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

По типу среды  передачи:

• Проводные (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель)
• Беспроводные (передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне)

 

По сетевым  операционным системам:

• На основе Windows
• На основе UNIX
• На основе NetWare

 

По типу функционального  взаимодействия:

• Клиент-сервер
• Смешанная сеть
• Одноранговая сеть
• Многоранговые сети

 

По типу сетевой  топологии:

• Шина
• Кольцо
• Двойное кольцо
• Звезда
• Ячеистая
• Решётка
• Дерево
• Fat Tree

 

По функциональному  назначению:

• Сети хранения данных
• Серверные фермы
• Сети управления процессом
• Сети SOHO, домовые сети

 

По скорости передач:

• низкоскоростные (до 10 Мбит/с)
• среднескоростные (до 100 Мбит/с)
• высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с)

 

По необходимости  поддержания постоянного соединения:

• Пакетная сеть, например Фидонет и UUCP
• Онлайновая сеть, например Интернет и GSM

 
 
 
 

Базовые топологии локальных компьютерных сетей 

     Локальная сеть представляет собой сборище  некоторого количества компьютеров, которые расположены на небольшом расстоянии друг от друга. Рассмотрим основные базовые топологии сети. 

     Топология - общая схема сети, отображающая физическое расположение компьютерных систем в сети и соединений между ними.  

     Под топологией компьютерных сетей мы будем понимать физическое расположение компьютеров относительно друг друга в сети и способу их соединения между собой. Так же топология локальных сетей всегда относиться именно к локальным сетям. В глобальных сетях базовая топология сети не важна, так как сети с коммутацией пакетов передают данные по различным маршрутам, базовые топологии сети (глобальной) скрыта от наших глаз.

       Топология локальных компьютерных  сетей определяет такие параметры  как:

• надежность работы
• возможность расширения сети
• управление обменом данных
• выбор кабельной линии связи

 

     С математической точки зрения под топологией локальных сетей подразумевается граф, где вершинами является персональные компьютеры и различное коммуникационное оборудование, а ребрами являются как раз таки виды физической связи устройств. Графы в топологии локальных компьютерных сетей называются рабочими станциями. 
 
 
 

     Глобальные  и локальные вычислительные сети 

     Вычислительная  сеть (ВС) - это совокупность ЭВМ, объединённых средствами передачи данных. Средства передачи данных в ВС в общем случае состоят из следующих элементов: связных ЭВМ, каналов связи (спутниковых, телефонных, волоконно-оптических и др.), коммутирующей аппаратуры и др.

     В зависимости от удалённости ЭВМ, входящих в ВС, сети условно разделяют на локальные и глобальные. 

     Локальная сеть (ЛВС) - это группа связанных друг с другом ЭВМ, расположенных в ограниченной территории, например, в здании. Расстояния между ЭВМ в локальной сети может достигать нескольких километров. Локальные сети развёртываются обычно в рамках некоторой организации, поэтому их называют также корпоративными сетями. 

     Если  сеть выходит за пределы здания, то такая ВС называется глобальной. Глобальная сеть может включать в себя другие глобальные сети, локальные сети и отдельные ЭВМ.

     Глобальные  сети практически имеют те же возможности, что и локальные. Но они расширяют область их действия. Польза от применения глобальных сетей ограничена в первую очередь скоростью работы: глобальные сети работают с меньшей скоростью, чем локальные. 

     Сети  предназначены для выполнения многих задач, в том числе:

• организация совместного использования файлов для повышения целостности информации;
• организация совместного использования периферийных устройств, например, принтеров, для уменьшения общих расходов на оборудование офиса;
• обеспечения централизованного хранения данных для облегчения их защиты и архивирования.