Лекция: Локальные сети

Наиболее распространёнными обработчиками информации являются локальные компьютерные сети(ЛС). Главной отличительной особенностью таких сетей является возможность соединить компьютеры кабелем или беспроводной связью, не прибегая к каналам передачи данных, используе­мых глобальными сетями (телефонная сеть, оптоволоконный кабель). Локальные сети от­личаются тремя характеристиками: размерами, технологией передачи данных, топологией.

Локальная сеть объединяет несколько десятков компьютеров и функционирует в ограниченной геогра­фической области. ЛС должна обеспечить постоянную доступность удаленных ресурсов и физическое соединение смежных сетевых устройств, а также доступ многих пользователей к передающей среде с ши­рокой полосой пропускания. Типичной локальной се­тью является сеть, основанная на стеке протоколов Ethernet.

Типы сетевой топологии. Используются следующие способы соединения ком­пьютеров друг с другом «Шина», «Кольцо», «Звезда», «Дерево».

Наибольшими преимуществами обладают сети, выполненные согласно топологии «звезда» — к одному центральному источнику подключены все остальные компьютеры данной сети. Существуют сети, выполненные согласно топологии «кольцо» — все компью­теры связываются друг с другом последовательно и в итоге образуют кольцо. Третьим типом топологии, по которой создаются локальные компьютерные сети, является шинная топология – все компьютеры сети подключены к одному кабелю – шине данных. Локальные сети имеют пропускную способность канала связи от 10 до 100 Мбит/с, невысокую задержку и допускают мало ошибок. Наиболее современные локаль­ные сети могут обмениваться информацией на высоких скоростях, доходящих до 10 Гбит/с и более.

По типу функционального взаимодействия ЛС делятся на следующие:

Одноранговые сети, многоранговые сети, клиент-сервер, смешанные сети.

Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере. Количество компьютеров, подключенных к одноранговой сети не ограничено, но из-за снижения надежности и быстродействия, объе­динять в сеть более нескольких десятков компьютеров не рекомендуется.

В сетях с выделенным сервером специально выделенный компьютер берет на себя управление сетевыми ресурсами общего доступа. Сеть на основе сервера может обеспечить гибкость управления, защиту информации и высокую стабильность работы. Главные её особенности:

— специализированный компьютер осуществляет управление группой компьютеров;

— управление сервером осуществляется специальными операционными системами, обеспечивающими защиту информации, централизованный контроль и управ­ление сетевыми ресурсами.

Сервер может иметь специализацию – будет он файл-сервером, принт-сервером, сервером базы данных или сервером приложений.

Задача принт-сервера обеспечить совместный доступ к сетевым принтерам.

Файл-серверы предназначены для хранения документов. Часто на нем создаются папки пользователей, доступные после введения имени и пароля.

Большое распространение получили серверы баз данных. Главная задача такого сервера – высокая производительность в обработке информации.

Сервер приложений обрабатывает запросы, которые требуют большой скорости обработки и не затрагивают ни компью­тер пользователя, ни базы данных.

В сети могут быть выделены серверы, решающие узкоспециализированные задачи – почтовые сер­вера, серверы — шлюзы, коммуникационные и другие. Web-серверы предоставляют общий доступ к данным. Серверы электронной почты хранят почтовые ящики пользователей и организовывают доставку почты по сети.

По типу передачи сети делятся на проводные и беспроводные:

Проводные: Телефонная сеть, модем и коммутируемый доступ, выделенные линии, коммутация пакетов, Frame relay, Ethernet, оптоволоконный кабель.

Беспроводная связь: Ближнего радиуса действия (Bluetooth, Wi-Fi, Human Area Network), Среднего радиуса действия: (IEEE 802.11, Netsukuku,IEEE 802.16e WiMAX), Дальнего радиуса действия (Спутниковая связь, MMDS, SMDS, передача дан­ных при помощи мобильных устройств).

По способу передачи данныхсети делятся на широковещательные сети и сети с пере­дачей от узла к узлу.

Широковещательные сети обладают единым каналом связи, совместно используе­мым всеми машинами сети. Короткие сообщения, получают все машины. Поле адреса в пакете указывает, кому направляется сообщение. Если пакет адресован этой машине, она его обрабатывает. Пакеты, адресованные другим машинам, игнорируются. Широковеща­тельные сети позволяют адресовать пакет одновременно всем машинам. В широковещательных локальных сетях могут применяться различные топологиче­ские структуры. Например, стандарт IEEE 802.3, называемый Ethernet, описывает широ­ковещательную сеть с топологией общей шины. В такой сети в каждый момент одна из машин является хозяином шины и имеет право на передачу пакета. При столкно­вении двух пакетов каждый компьютер ждет в течение случайного интервала времени, после которого снова пытается передать пакет. Вторым типом топологии широковеща­тельных сетей является кольцо. В кольце каждый бит передается по цепочке, не ожидая остальной части пакета. Здесь также требуется система арбитража для управления досту­пом к линии.

Сети с передачей от узла к узлу, состоят из большого количества соединенных пар машин. В сети подобного типа пакету, чтобы добраться до пункта назначения, необхо­димо пройти через ряд промежуточных машин. Часто при этом существует несколько возможных путей от источника до получателя, поэтому алгоритмы вычисления таких пу­тей играют очень важную роль.

Обычно небольшие, географически локализованные сети используют широковеща­тельную передачу, в более крупных сетях применяется передача от узла к узлу.