Новые сетевые архитектуры: открытые или закрытые решения? Выбор архитектуры сети

Архитектура сети. Наиболее распространенные архитектуры.

Вычислительная сеть (ВС) - это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих аппаратных и программных компонентов. Аппаратными компонентами локальной сети являются компьютеры и различное коммуникационное оборудование (кабельные системы, концентраторы и т. д.). Программными компонентами ВС являются операционные системы (ОС) и сетевые приложения.

Сеть может быть построена по одной из трех схем:

· сеть на основе одноранговых узлов - одноранговая сеть;

· сеть на основе клиентов и серверов - сеть с выделенными серверами;

· сеть, включающая узлы всех типов - гибридная сеть.

Архитектура сети определяет основные элементы сети, характеризует ее общую логическую организацию, техническое обеспечение, программное обеспечение, описывает методы кодирования. Архитектура также определяет принципы функционирования и интерфейс пользователя.

Архитектура терминал-главный компьютер - это концепция информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется одним или группой главных компьютеров. Рассматриваемая архитектура предполагает два типа оборудования:

Главный компьютер, где осуществляется управление сетью, хранение и обработка данных;

Терминалы, предназначенные для передачи главному компьютеру команд на организацию сеансов и выполнения заданий, ввода данных для выполнения заданий и получения результатов.

Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture) - это концепция информационной сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем системам. Данная архитектура характеризуется тем, что в ней все системы равноправны. К одноранговым сетям относятся малые сети, где любая рабочая станция может выполнять одновременно функции файлового сервера и рабочей станции.

Архитектура клиент-сервер (client-server architecture) - это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов. Рассматриваемая архитектура определяет два типа компонентов:

· Серверы - это объекты, предоставляющие сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис - это процесс обслуживания клиентов.

· Клиенты - это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя. Интерфейсы пользователя это процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью. информатика компьютер процессор сеть

Классификация компьютерных сетей по степени географического распространения. Как соединяются между собой устройства сети.

По степени географического распространения сети делятся на локальные, городские, корпоративные, глобальные и др. Локальная сеть (LAN - Local Area NetWork) - сеть, связывающая ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия. Глобальная сеть (WAN - World Area NetWork) - сеть, соединяющая компьютеры, удаленные географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети. Городская сеть (MAN - Metropolitan Area NetWork) - сеть, которая обслуживает информационные потребности большого города.

Для соединения устройств сети используется специальное оборудование:

Ш Сетевые кабели

o коаксиальные, состоящие из двух изолированных между собой концентрических проводников, из которых внешний имеет вид трубки;

o оптоволоконные;

o кабели на витых парах, образованные двумя переплетенными друг с другом проводами, и др.

Ш Коннекторы (соединители) для подключения кабелей к компьютеру, разъемы для соединения отрезков кабеля.

Ш Сетевые интерфейсные адаптеры для приема и передачи данных. В соответствии с определенным протоколом управляют доступом к среде передачи данных. Размещаются в системных блоках компьютеров, подключенных к сети. К разъемам адаптеров подключается сетевой кабель.

Ш Трансиверы повышают уровень качества передачи данных по кабелю, отвечают за прием сигналов из сети и обнаружение конфликтов.

Ш Хабы (концентраторы) и коммутирующие хабы (коммутаторы) расширяют топологические, функциональные и скоростные возможности компьютерных сетей. Хаб с набором разнотипных портов позволяет объединять сегменты сетей с различными кабельными системами. К порту хаба можно подключать как отдельный узел сети, так и другой хаб или сегмент кабеля.

Ш Повторители (репитеры) усиливают сигналы, передаваемые по кабелю при его большой длине.

Наиболее распространённые архитектуры:

· Ethernet (англ. ether – эфир) – широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать все сообщения. Топология – линейная или звездообразная. Скорость передачи данных 10 или 100 Мбит/сек.

· Arcnet (Attached Resource Computer Network – компьютерная сеть соединённых ресурсов) – широковещательная сеть. Физическая топология – дерево. Скорость передачи данных 2,5 Мбит/сек.

· Token Ring (эстафетная кольцевая сеть, сеть с передачей маркера) – кольцевая сеть, в которой принцип передачи данных основан на том, что каждый узел кольца ожидает прибытия некоторой короткой уникальной последовательности битов – маркера – из смежного предыдущего узла. Поступление маркера указывает на то, что можно передавать сообщение из данного узла дальше по ходу потока. Скорость передачи данных 4 или 16 Мбит/сек.

· FDDI (Fiber Distributed Data Interface ) – сетевая архитектура высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи – 100 Мбит/сек. Топология – двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное количество станций в сети – 1000. Очень высокая стоимость оборудования.

· АТМ (Asynchronous Transfer Mode ) – перспективная, дорогая архитектура, обеспечивает передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи до 2,5 Гбит/сек. Линии связи оптические.

Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей, является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи относится к области стандартизации и основано на так называемой модели OSI (модель взаимодействия открытых систем – Model of Open System Interconnections). Модель OSI была создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO (International Standards Organization).

Согласно модели OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях (общее число уровней – до семи). Самый верхний уровень – прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой. Самый нижний уровень – физический. Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами. Обмен данными в системах связи происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки и, наконец, обратным воспроизведением на компьютере клиента в результате перемещения с нижнего уровня на верхний.

Рис. 8. Уровни управления и протоколы модели OSI

Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи возможных уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты, называемые протоколами. Они определяют характер аппаратного взаимодействия компонентов сети (аппаратные протоколы) и характер взаимодействия программ и данных (программные протоколы). Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства (интерфейсы) и программные средства (программы поддержки протоколов). Программы, выполняющие поддержку протоколов, также называют протоколами.

Каждый уровень архитектуры подразделяется на две части:

· спецификацию услуг;

· спецификацию протокола.

Спецификация услуг определяет, что делает уровень, а спецификация протокола – как он это делает, причем каждый конкретный уровень может иметь более одного протокола.

Рассмотрим функции, выполняемые каждым уровнем программного обеспечения:

1. Физический уровень осуществляет соединения с физическим каналом, так, отсоединения от канала, управление каналом. Определяется скорость передачи данных и топология сети.

2. Канальный уровень добавляет в передаваемые массивы информации вспомогательные символы и контролирует правильность передаваемых данных. Здесь передаваемая информация разбивается на несколько пакетов или кадров. Каждый пакет содержит адреса источника и места назначения, а также средства обнаружения ошибок.

3. Сетевой уровень определяет маршрут передачи информации между сетями, обеспечивает обработку ошибок, а так же управление потоками данных. Основная задача сетевого уровня – маршрутизация данных (передача данных между сетями).

4. Транспортный уровень связывает нижние уровни (физический, канальный, сетевой) с верхними уровнями, которые реализуются программными средствами. Этот уровень разделяет средства формирования данных в сети от средств их передачи. Здесь осуществляется разделение информации по определенной длине и уточняется адрес назначения.

5. Сеансовый уровень осуществляет управление сеансами связи между двумя взаимодействующими пользователями, определяет начало и окончание сеанса связи, время, длительность и режим сеанса связи, точки синхронизации для промежуточного контроля и восстановления при передаче данных; восстанавливает соединение после ошибок во время сеанса связи без потери данных.

6. Представительский – управляет представлением данных в необходимой для программы пользователя форме, производит компрессию и декомпрессию данных. Задачей данного уровня является преобразование данных при передаче информации в формат, который используется в информационной системе. При приеме данных данный уровень представления данных выполняет обратное преобразование.

7. Прикладной уровень взаимодействует с прикладными сетевые программами, обслуживающими файлы, а также выполняет вычислительные, информационно-поисковые работы, логические преобразования информации, передачу почтовых сообщений и т.п. Главная задача этого уровня – обеспечить удобный интерфейс для пользователя.

На разных уровнях обмен происходит различными единицами информации: биты, кадры, пакеты, сеансовые сообщения, пользовательские сообщения.

Виды сетевых архитектур

Сетевая архитектура предоставляет более подробную информацию не только о физическом расположении, но и о спецификациях используемых кабелей, и о методе, посредством которого компьютеры и прочие устройства получают доступ к сети. Сетевые архитектуры определяются строгими спецификациями, предложенными Институтом электротехники и электроники (Institute of Electrical and Electronically Engineer - IEEE), международной организацией, распространяющей по всему миру спецификации в области электротехники и информационных технологий.

Архитектура Ethernet

Как многие компьютерные и сетевые технологии, которыми мы пользуемся, сетевая архитектура Ethernet разработана в научно-исследовательском центре Ра1о А1to Research Center (PARC) компании Xerox в 1972 г. Коммерческая версия Ethernet была выпущена в 1975 г. и обеспечивала скорость передачи данных на уровне 3 Мбит/с.

Ethernet получила всеобщее признание, и компании Xerox, Intel и Digital Equipment Corporation (DEC) объединили свои усилия, чтобы улучшить технические характеристики Ethernet и довести скорость передачи данных до 10 Мбит/с. Именно эта версия Ethernet обеспечивающая скорость передачи данных на уровне 10 Мбит/с, прошла стандартизацию в институте IEEE, и ей была присвоена спецификация 802.3.

Это самая популярная сетевая архитектура в мире. Давайте рассмотрим, как Ethernet управляет доступом компьютеров и прочих устройств к сети.

Рис. 4

Ethernet/Fast Ethernet

Существуют и более быстрые версии Ethernet - гораздо быстрее, чем оригинальная версия со скоростью передачи данных на уровне 10 Мбит/с. Технология Fast Ethernet получила свое название из-за более высокой скорости передачи данных. Fast Ethernet обеспечивает полосу пропускания 100 Мбит/с. Увеличение полосы пропускания связано с тем, что время, требуемое на передачу одного бита информации по сетевым носителям, уменьшено в 10 раз. То есть сеть Fast Ethernet в 10 раз быстрее, чем сеть Ethernet, и обеспечивает скорость передачи данных на уровне 100 Мбит/с.

Технология Fast Ethernet не может быть реализована, если сетевые карты и концентраторы рассчитаны на использование в сети Ethernet со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Однако многие современные концентраторы, коммутаторы и сетевые карты Ethernet: имеют переключатель 10/1001, то есть могут подстраиваться под обе версии.

Gigabit Ethernet

Еще более быстрой версией Ethernet! является Gigabit Ethernet, использующая те же спецификации IEEE и тот же формат данных, что и остальные версии Ethernet. Технология Gigabit Ethernet обеспечивает скорость передачи данных на уровне 1000 Мбит/с.

Если в локальных сетях Fast Ethernet могут применяться и витые пары, и оптоволоконные кабели, то архитектура Gigabit Ethernet изначально рассчитана на использование только оптоволоконных кабелей и требует высокоскоростных коммутаторов и специализированных серверов. Gigabit Ethernet задумывалась как высокоскоростная технология для крупных сетей.

Однако в настоящее время технология Gigabit Ethernet используется в локальных сетях, а сетевые карты, ее поддерживающие, могут устанавливаться в сетевых клиентах и серверах. Также в качестве носителей в сети Gigabit Ethernet могут использоваться кабели пятой категории (о кабелях речь пойдет дальше в этой же главе). Сейчас разрабатывается еще более быстрая версия Gigabit Ethernet - 10Gigabit Ethernet. Она также рассчитана как на оптоволоконные, так и на медные кабели.

Спецификация IEEE и кабели для технологии Ethernet

Институт IEEE разработал спецификации для многих сетевых технологий, включая Ethernet. Перечислим некоторые из этих спецификаций:

802.3 - локальная сеть Ethernet (CSMA/CD); 802.5 - локальная сеть Token-Ring;

802.7 - отчет технической консультативной группы (Technical Advisory Group) по широкополосным сетям;

802.8 - отчет технической консультативной группы по оптоволоконным сетям;

802.10 - сетевая безопасность;

802.11 - беспроводные сети.

Как вы видно, технологии Ethernet соответствует спецификация 802.3. Ethernet действует на уровне канала передачи данных концептуальной модели OSI. Количество существующих типов Ethernet зависит от разновидностей используемых в сети кабелей (более подробно различные кабели будут рассматриваться в разделе «Разновидности кабелей»).

Этим типам Ethernet, Fast E и Gigabit Ethernet присваиваются трех частные наименования, такие как 10Base-T Первая часть названия (10 или 100) отражает скорость передачи данных. Например, 10 означает, что полоса пропускания в сети Ethernet составляет 10 Мбит/с.

Вторая часть названия (Base - для всех типов Ethernet) означает, что в сети Ethernet используется узкополосная (Basebend) передача сигнала. То есть данные передаются по единственному каналу связи. При таком типе передачи сигнал не может поступать по нескольким каналам, как при широкополосной (broadband).

Последняя часть названия отражает используемый кабель. Например, в названии 10Base-Т, буква «Т» означает витую пару, а заодно указывает, что это неэкранированная витая пара (и даже свидетельствует о том, что в такой сети используется неэкранированная витая пара пятой категории). Теперь, когда мы разобрались с наименованиями, пора рассмотреть имеющиеся стандарты Ethernet и Fast Ethernet. Перечислим разновидности Ethernet

10Base-T. В такой сети Ethernet используется кабель «витая пара» (неэкранированная витая пара, UTP). Максимальная длина кабеля (без усиления сигнала) составляет 100 м. 10Base-Т использует топологию «звезда»;

10Base-2. В такой сети Ethernet используется достаточно гибкий коаксиальный кабель (RG-58А/U, который часто называют тонким кабелем) с максимальной длиной 185 м (цифра 2 означает 200 м - округленное значение максимальной длины). В сети 10Base-2 используется шинная топология, причем кабель подключается к сетевой плате компьютера посредством Т-коннектора (без концентратора). Хотя 10Base-2 всегда был самой дешевой реализацией Ethernet, в настоящее время повсеместное распространение получили сети 10Base-Т;

10Base-5. В такой сети Ethernet используется толстый коаксиальный кабель, а компьютеры подключены к основной магистрали. Кабели от сетевых компьютеров подсоединяются к главному магистральному кабелю посредством пронзающих ответвителей, которые и в самом деле прокалывают изоляцию магистрального кабеля (их еще называют «зубами вампира»). Сети 10Base-5 встречаются довольно редко, хотя одно время этот тип сетей Ethernet был популярен у производителей аппаратного обеспечения;

Архитектура сети

Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного ЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя.

Структура компьютера - это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства - от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.

Наиболее распространены следующие архитектурные решения.

Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) - одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд - программа.Это однопроцессорный компьютер.

К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью.

Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления.

Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через специальные контроллеры - устройства управления периферийными устройствами.

Контроллер - устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.

Сетевая архитектура сродни архитектуре строений. Архитектура здания отражает стиль конструкций и материалы, используемые для постройки. Архитектура сети описывает не только физическое расположение сетевых устройств, но и тип используемых адаптеров и кабелей. Кроме того, сетевая архитектура определяет методы передачи данных по кабелю.

Архитектура сетей

В данном курсе будет рассмотрено три вида архитектур:

архитектура терминал – главный компьютер;

одноранговая архитектура;

архитектура клиент – сервер.

Архитектура терминал – главный компьютер

Архитектура терминал – главный компьютер (terminal – host computer architecture) – это концепция информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется одним или группой главных компьютеров.

Рассматриваемая архитектура предполагает два типа оборудования:

Главный компьютер, где осуществляется управление сетью, хранение и обработка данных.

Главный компьютер через мультиплексоры передачи данных (МПД) взаимодействуют с терминалами.

Классический пример архитектуры сети с главными компьютерами – системная сетевая архитектура (System Network Architecture – SNA).

Одноранговая архитектура

Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture) – это концепция информационной сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем системам. Данная архитектура характеризуется тем, что в ней все системы равноправны.

К одноранговым сетям относятся малые сети, где любая рабочая станция может выполнять одновременно функции файлового сервера и рабочей станции. В одноранговых ЛВС дисковое пространство и файлы на любом компьютере могут быть общими. Чтобы ресурс стал общим, его необходимо отдать в общее пользование, используя службы удаленного доступа сетевых одноранговых операционных систем. В зависимости от того, как будет установлена защита данных, другие пользователи смогут пользоваться файлами сразу же после их создания. Одноранговые ЛВС достаточно хороши только для небольших рабочих групп.

Архитектура клиент – сервер

Клиент-сервер (англ. Client-server) - вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Нередко клиенты и серверы взаимодействуют через компьютерную сеть и могут быть как различными физическими устройствами, так и программным обеспечением.Содержание

Преимущества

Делает возможным, в большинстве случаев, распределить функции вычислительной системы между несколькими независимыми компьютерами в сети. Это позволяет упростить обслуживание вычислительной системы. В частности, замена, ремонт, модернизация или перемещение сервера, не затрагивают клиентов.

Все данные хранятся на сервере, который, как правило, защищён гораздо лучше большинства клиентов. На сервере проще обеспечить контроль полномочий, чтобы разрешать доступ к данным только клиентам с соответствующими правами доступа.

Позволяет объединить различные клиенты. Использовать ресурсы одного сервера часто могут клиенты с разными аппаратными платформами, операционными системами и т.п.

Недостатки

Неработоспособность сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть.

Поддержка работы данной системы, требует отдельного специалиста - системного администратора.

Высокая стоимость оборудования.

Многоуровневая архитектура клиент-сервер

Многоуровневая архитектура клиент-сервер - разновидность архитектуры клиент-сервер, в которой функция обработки данных вынесена на один или несколько отдельных серверов. Это позволяет разделить функции хранения, обработки и представления данных для более эффективного использования возможностей серверов и клиентов.

Частные случаи многоуровневой архитектуры:

Трёхуровневая архитектура

Сеть с выделенным сервером

Сеть с выделенным сервером (англ. Client/Server network) - это локальная вычислительная сеть (LAN), 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).

Сетевые архитектуры

Сетевые архитектуры разделяются по скорости передачи данных, среде передачи, вариантах реализации, топологии

Ethernet. 10Мбит/с.

10BaseT (Витая пара);
10Base2 (Тонкий коаксиал);
10Base5 (Толстый коаксиал);
10BaseFL (Оптоволокно) .

10Base2 или Тонкий Ethernet

10Base5

IEEE 10Base5 или "толстый" Ethernet - самый старый стандарт среди остальных. В настоящее время затруднительно найти в продаже новое оборудование для построения сети на этом стандарте. Основные его параметры:

10Base-T или Ethernet на витой паре

В 1990 году IEEE опубликовал спецификацию 802.3 для построения сети Ethernet на основе витой пары. l0BaseT (10 - скорость передачи 10 Мбит/с, Base - узкополосная, Т - витая пара) - сеть Ethernet, которая для соединения компьютеров обычно использует неэкранированную витую пару (UTP). Тем не менее и экранированная витая пара (STP) также может применяться в топологии lOBaseT без изменения каких-либо ее параметров. Большинство сетей этого типа строятся в виде звезды, но по системе передачи сигналов представляют собой шину, как и другие конфигурации Ethernet. Обычно концентратор сети lOBaseT выступает как многопортовый (multiport) репитер и часто располагается в распределительной стойке здания. Каждый компьютер подключается к другому концу кабеля, соединенного с концентратором, и использует две пары проводов: одну - для приема, другую - для передачи. Максимальная длина сегмента l0BaseT - 100 м (328 футов). Минимальная длина кабеля - 2,5 м (около 8 футов). Сеть l0BaseT может обслуживать до 1024 компьютеров.

10BaseFL

10BaseFL (10 - скорость передачи 10 Мбит/с, Base - узкополосная передача, FL - оптоволоконный кабель) представляет собой сеть Ethernet, в которой компьютеры и репитеры соединены оптоволоконным кабелем. Основная причина причина популярности 10BaseFL - возможность прокладывать кабель между репитерами на большие расстояния (например между зданиями). Максимальная длина сегмента 10BaseFL - 2000м.

Ethernet. 100Мбит/с.

Новые стандарты Ethernet позволяют преодолеть скорость передачи в 10 Мбит/с.Известны несколько стандартов Ethernet, которые могут удовлетворить возросшие требования, рассмотрим 2 из них:

100BaseVG-AnyLAN Ethernet;
100BaseX Ethernet(Fast Ethernet).

И Fast Ethernet, и 100 Base VG-Any LAN работают примерно в пять-десять раз быстрее, чем стандартный Ethernet. Кроме того, они совместимы с существующей кабельной системой 10BaseT. Это означает, что перейти от l0BaseT к этим стандартам достаточно просто и быстро.

100VG-AnyLAN

100VG (Voice Grade) AnyLAN - новая сетевая технология, которая сочетает в себе элементы Ethernet и Token Ring. Эта технология, разработанная фирмой Hewlett-Packard, в настоящее время совершенствуется стандартом IEEE 802.12. Спецификация 802.12 -стандарт передачи кадров Ethernet 802.3 и пакетов Token Ring 802.5. Эта технология имеет несколько названий:

l00VG-AnyLAN;
100Base VG;
AnyLAN.

Спецификации

Перечислим возможности некоторых из существующих в настоящее время спецификаций l00VG-AnyLAN:

минимальная скорость передачи данных 100 Мбит/с;
поддержка каскадируемой топологии «звезда» на основе витой пары категории 3, 4 или 5 и оптоволоконного кабеля;
метод доступа по приоритету запроса (различаются два уровня приоритета: низкий и высокий);
поддержка средств фильтрации персонально адресованных кадров в концентраторе (для повышения степени конфиденциальности);
поддержка передачи кадров Ethernet и Token Ring.

Топология

Сеть 100VG-AnyLAN строится по топологии «звезда», где все компьютеры соединены с концентратором. Сеть можно расширять, добавляя «дочерние» (child) концентраторы к центральному, «родительскому» (parent), который относится к ним так же, как и к компьютерам, т.е. родительские концентраторы управляют передачей компьютеров, соединенных со своими «детьми».

Некоторые соображения

Представленная технология требует использования специальных концентраторов и плат. Кроме того, длина кабеля 100BaseVG, по сравнению с 10BaseT и другими реализациями Ethernet, ограничена: общая длина пары кабелей от концентратора 100BaseVG до компьютеров не может превышать 250 м. Чтобы преодолеть это ограничение, надо использовать специальное оборудование. Ограничения длины кабеля приведут к тому, что для 100BaseVG потребуется больше кабельных стоек, чем для 10BaseT.

100BaseX Ethernet

Этот стандарт, иногда называемый Fast Ethernet, является расширением существующего стандарта Ethernet. Он строится на UTP категории 5, использует метод доступа CSMA/CD и топологию «звезда-шина» (подобно 10BaseT), где все кабели подключены к концентратору.

Сегодня уже вряд ли кого-то можно удивить понятием сетевых подключений. Однако при упоминании о них многие из нас особо даже не задумываются о том, что собой представляет такое подключение и как функционируют сетевые службы. Мы рассмотрим этот вопрос в кратком изложении, так как о сетях и их возможностях в современном мире можно написать большую монографию.

Архитектура сети: основные виды

Компьютерные сети, как следует из основной трактовки самого термина, представляют собой определенное количество компьютерных терминалов, соединенных между собой и образующих сеть. Сегодня выделяют два основных типа подключений: беспроводное и проводное. Бес проводное соединение использует соединение посредством маршрутизатора вроде роутера Wi-Fi. Однако это только вершина айсберга. Архитектура сети на самом деле предполагает использование сразу нескольких компонентов, и потому может иметь различную классификацию. На сегодняшний день принято выделять три типа сетей: одноранговые сети, сети с выделенными серверами, гибридные сети, которые включают в себя все типы узлов. Отдельную категорию помимо этого представляют широковещательные, локальные, глобальные, частные и другие разновидности. Мы будем останавливаться только на основных понятиях.

Описание сетей по основным типам

Прежде всего, начать стоит с сетей на основе взаимодействия «главный компьютер в сети-клиент». Как уже должно быть ясно, главное положение в данном случае занимает центральный терминал, на котором осуществляется управление сетью и ее компонентами. Терминалы клиентов могут только посылать запросы на предоставление соединения и на получение информации. В такой сети главный терминал не может играть роль клиентской машины. Одноранговые сети, которые еще часто называют пиринговыми, от первого типа отличаются тем, что в них ресурсы в равной степени распределены между всеми подключенными терминалами. В качестве самого простого примера можно привести процессы загрузки файлов при использовании торрентов. При такой организации конечный файл полностью или в частично загруженном виде может находиться на различных компьютерных терминалах. Пользовательская система, которая загружает его на свой компьютер, применяет все доступные на данный момент ресурсы сети, чтобы скачать части искомого файла. Чем больше будет таких файлов, тем выше будет скорость закачки. В данном случае сетевая адресация не играет особой роли. Главное условие заключается в том, чтобы на клиентской машине было установлено специальное программное обеспечение. Оно и будет осуществлять клиентские запросы. Архитектура сети типа «клиент-сервер» является наиболее простой. Для упрощенного понимания соединение между компьютерными терминалами можно представить в виде библиотеки, в которой есть полки с книгами (центральный сервер), а посетители могут прочесть любой материал, который находится на полках. Здесь прослеживается взаимосвязь: посетитель приходит в библиотеку, регистрируется или представляет уже зарегистрированные личные данные, а после этого ищет нужную литературу и читает ее. Такое сравнение является довольно примитивным. Современные сети работают намного сложнее. Однако такой пример как нельзя лучше подойдет для упрощенного понимания.

Вопрос идентификации терминалов

Поговорим немного о том, как осуществляется распознавание компьютеров сети любого типа. Если кто-то не знает, то при подключении любому терминалу присваивается два типа IP-адреса или уникального идентификатора: внешний и внутренний. Стоит отметить, что внутренний адрес не является уникальным. А нынешний IP адрес – да. В мире не существует двух машин с одинаковымIP. Это позволяет идентифицировать любое устройство, будь то мобильное устройство или компьютерный терминал. За это отвечает специальный протокол. Самым распространенным и широко применяемым на данный момент является протокол IPv4. Практика показывает, что данный протокол уже изжил себя, поскольку он неспособен предоставлять уникальные адреса в связи с возросшим числом клиентских устройств. Достаточно только взглянуть на мобильную технику, за последние десять лет количество применяемых гаджетов возросло на столько, что чуть ли не каждый второй житель земли в своем распоряжении имеет мобильный телефон.

Протокол IPv6

Архитектура сети стала постепенно меняться. На смену версии протокола IPv4 пришла IPv6. Пока она еще не получила особо широкого распространения, однако будущее данного протокола не за горами. В скором времени практически все провайдеры интернета, которые предоставляют доступ услугам связи, постепенно перейдут на этот протокол. Посудите сами, с использованием данного протокола с предоставлением 128-битного адреса можно зарезервировать намного больше адресов, чем при использовании четвертой версии.

Выделенные серверы

Рассмотрим, что собой представляют выделенные серверы. В данном случае обозначение уже говорит само за себя. Они предназначены для выполнения каких-то конкретных задач. Это самый настоящий интернет-сервер виртуального типа, который полностью принадлежит тому пользователю, который берет его в аренду. В этом и состоит смысл хостинга, когда владелец подкасты главного ресурса может размещать на выделенном пространстве любую информацию. За безопасность в данном случае отвечает не арендатор, а тот, кто сдает серверное пространство в аренду. Можно привести достаточно много примеров таких серверов. Здесь вам и личные страницы, ифайлообменники, и игры, и почта.

Локальные сети

Локальные сети, или как их еще часто называют «локалки», создаются для объединения ограниченного числа терминалов в одно целое. Как уже должно быть ясно, архитектура локальной сети в плане подключения, может представлять собой и доступ по типу VPN, и проводное соединение. В обоих случаях потребуется наличие подключения к главному администраторскому серверу. В данном случае сетевые службы могут работать в двойном режиме: с ручным вводом параметров и автоматической идентификацией, заключающейся в присвоении адреса каждой машине. В принципе у локальных сетей есть одна отличительная особенность, которая состоит только в том, что любому терминалу требуется регистрация и центральный сервер. Доступ к «расшаренной» информации может быть либо ограниченным, либо полным. В данном случае все будет зависеть от настроек. Однако если взглянуть даже не облачные сервисы, то по сути они представляют собой виртуальную сеть, в которой пользователи, проходя процедуру аутентификации, получают права для доступа к определенной информации, редактированию и скачиванию файлов. Иногда при этом даже предусмотрено одновременное изменение содержимого файла в режиме реального времени.

Архитектура сети: историческая справка

Перейдем, наконец, к самой большой сети в мире. Это, конечно же, Интернет. Прототипом Интернета принято считать ARPANET. Так называлась коммуникация, которая была разработана в 1969 году в США исключительно для военных целей. Правда, тогда соединение было протестировано только между двумя узлами. Со временем подключение к сети при помощи кабеля было установлено даже с терминалами, которые находятся в Великобритании. Позже появилась идентификация на основе протоколов TCP/IP и система присвоения доменных имен. Именно тогда и возникло то, что сегодня называют Интернетом. Вообще считается, что в сети Интернет не существует единого сервера, на котором могла бы храниться вся информация. На сегодняшний день даже не существует дисковых накопителей такой емкости. Информация распределена между сотнями тысяч отдельных серверов различного типа. Иначе говоря, Интернет можно отнести в равной степени к одноранговой и гибридной сети. При этом на отдельно взятой машине можно создать собственный интернет-сервер, который дает возможность не только управлять параметрами сети и сохранить нужную информацию, но и обеспечить доступ к ней другим пользователям. Самым простым примером является раздача Wi-Fi.

Основные настройки и параметры

Если же говорить о параметрах и настройках, то здесь все довольно просто. Ручной ввод сетевыхIP, прокси и DNS-серверов уже давно не применяется. Вместо этого провайдеры предоставляют услуги автоматического распознавания ПК или мобильного устройства в сети. В операционных системах семейства Windows доступ к данным настройкам осуществляется через свойства сети с выбором параметров протокола IPv4. В настройках указывается автоматическое получение адресов. Это позволяет избавить пользователя от ввода данных вручную. Однако в некоторых случаях, особенно при настройке клиентов RDP или организации доступа к некоторым специфичным службам, ручной ввод данный является обязательным.

Заключение

Как вы сами можете убедиться, разобраться в том, что собой представляет архитектура сети, не представляет особой сложности. В данном обзоре были рассмотрены только основные аспекты организации работы сетей. Этого вполне достаточно для того, чтобы объяснить неподготовленному пользователю принцип работы сети на пальцах. На самом деле все немного сложнее. В данной статье мы не затрагивали понятия серверов прокси, DNS, WINS, DHCP и т.д. Также здесь не рассматривались вопросы, связанные с программным обеспечением. Даже представленной информации будет вполне достаточно для понимания основных принципов функционирования сетей любого типа и структуры.