Файл: Лекция 4 Аппаратные средства и оборудование локальных вычислительных сетей. 1 Локальные вычислительные сети.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.10.2023
Просмотров: 22
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Лекция №4
Аппаратные средства и оборудование локальных вычислительных сетей.
1 Локальные вычислительные сети
Под ЛВС(англ. LAN - Lokal Area Network) понимают совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест (рабочих станций) к единому каналу передачи данных.
ЛВС – аппаратно-программное решение в котором несколько компьютерных систем связаны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций.
Преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети:
•Разделение ресурсов.
Позволяет экономно использовать ресурсы, например, управлять периферийными устройствами, такими как лазерные печатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.
•Разделение данных.
Предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации.
•Разделение программных средств.
Разделение программных средств, предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств.
•Разделение ресурсов процессора.
Возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть. Предоставляемая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы не “набрасываются” моментально, а только лишь через специальный процессор, доступный каждой рабочей станции.
•Многопользовательский режим.
Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных программных средств, ранее установленных и управляемых,например, если пользователь системы работает с другим заданием, то текущая выполняемая работа отодвигается на задний план.
Локальные вычислительные сети подразделяются на два кардинально различающихся класса:
•Одноранговые (одноуровневые или Peer to Peer).
•Иерархические (многоуровневые) сети.
Одноранговая сеть.
Одноранговые, децентрализованные или пиринговые (от англ. peer-to-peer, P2P — один на один, с глазу на глаз) сети - это компьютерные сети, основанные на равноправии участников. В таких сетях отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел (peer) является как клиентом, так и сервером. В отличие от архитектуры клиент-сервер
, такая организация позволяет сохранять работоспособность сети при любом количестве и любом сочетании доступных узлов.
Все компьютеры равноправны:
•Нет иерархии среди компьютеров.
•Нет выделенного сервера.
•Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент и как сервер.
Одноранговую сеть называют так же рабочей группой.
Рабочая группа – это небольшой коллектив, поэтому в одноранговой сети не более 10 компьютеров. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать доступными для всех.
Преимущества:
•Одноранговые сети относительно просты.
•Одноранговые сети дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных и дорогих компьютеров.
•Поддержка одноранговых сетей встроена в такие ОС как Windows’95, Windows NT Workstation, OS/2, дополнительного программного обеспечения не требуется
Иерархическая сеть
Иерархическая сеть, сеть с выделенным сервером (англ. Сlient/Server network) — это локальная вычислительная сеть, в которой сетевые устройства централизованы и управляются одним или несколькими серверами. Индивидуальные рабочие станции или клиенты (такие, как ПК) должны обращаться к ресурсам сети через сервер(ы).
Сервер - специальный компьютер, на котором хранится информация, совместно используемая различными пользователями. Сервер оптимизирован для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Из-за большого круга выполняемых задач, серверы в больших сетях специализированы (Серверы баз данных, файл-серверы, контроллеры домена и т.д.)
Преимущества:
•Основным аргументом в пользу сети на основе выделенного сервера является защита данных.
•Благодаря тому, что важная информация сосредоточена на одном или нескольких серверах, нетрудно обеспечить ее регулярное резервное копирование
•Сети на основе сервера могут поддерживать тысячи пользователей.
•Для работы в сети компьютеры пользователей могут быть любых конфигураций, даже самых минимальных.
2 Архитектура ЛВС
Каждая ЛВС имеет определенную архитектуру, которая в свою очередь определяется топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами.
Сетевые программные средства осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс пользователям. К сетевым программным средствам относятся сетевые операционные системы и вспомогательные сервисные программы.
Под сетевыми техническими средствами подразумевают устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть. К этим устройствам относятся сетевые контроллеры, узлы коммутации и др.
Интерфейсы – средства сопряжения функциональных элементов сети. Следует обратить внимание, что в качестве функциональных элементов могут выступать как отдельные устройства, так и программные модули. В соответствии с этим различают аппаратные и программные интерфейсы.
Протоколы представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети.
2.1 Сетевые топологии
Сетевая топология — описание конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств.
Сетевая топология может быть
•физической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети.
•логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.
Существует множество способов соединения сетевых устройств, из них можно выделить пять базовых топологий: шина, кольцо, звезда, ячеистая топология и решётка. Остальные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называются смешанными или гибридными, но некоторые из них имеют собственные названия, например «Дерево».
Топология типа звезда
Звезда — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило "дерево").
Рабочая станция, которой нужно послать данные, отсылает их на концентратор, а тот определяет адресата и отдаёт ему информацию. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных.
Достоинства:
•выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
•хорошая масштабируемость сети;
лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
•высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
•гибкие возможности администрирования.
Недостатки:
•выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;
•для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
•конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.
Топология Звезда - одна из наиболее распространённых топологий, поскольку проста в обслуживании. В основном используется в сетях, где носителем выступает кабель витая пара. UTP категория 3 или 5.
Шинная топология.
Топология типа шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.
Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет — кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» остальным станциям.
При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину связи между узлами, в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами — повторителями, концентраторами или хабами. Например, технология Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.
Достоинства:
•Небольшое время установки сети;
•Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств);
•Простота настройки;
•Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети;
Недостатки:
•Любые неполадки в сети, как обрыв кабеля, выход из строя терминатора полностью уничтожают работу всей сети;
•Сложная локализация неисправностей;
•С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.
Примером шинной топологии можно считать сегмент компьютерной сети, использующей коаксиальный кабель в качестве носителя и подключенных к этому кабелю рабочих станций. В этом случае шиной будет являться отрезок коаксиального кабеля, к которому подключены компьютеры.
Кольцевая топология.
Кольцо — базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть.
В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их дальше, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2-10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл. Последующий алгоритм работы - пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. если каждая последующая система не является риципиентом то пакет рекурсивно отправляется далее до получателя.
Достоинства:
•Простота установки;
•Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
•Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.
Недостатки:
•Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;
•Сложность конфигурирования и настройки;
•Сложность поиска неисправностей;
Наиболее широкое применение получила в оптоволоконных сетях. Используется в стандартах FDDI, Token ring.
Ячеистая топология
Ячеистая топология — соединяет каждую рабочую станцию сети со всеми другими рабочими станциями этой же сети. Топология относится к полносвязным, в отличие от других — неполносвязных.
Отправитель сообщения по очереди соединяется с узлами сети, пока не найдёт нужный, который примет у него пакеты данных.
Достоинства:
•надёжность, при обрыве кабеля у компьютера в сети
остаётся достаточно путей соединения.
Недостатки
•большая стоимость установки