Классификация компьютерных сетей. Локальные компьютерные сети.

Тема: Классификация компьютерных сетей. Локальные компьютерные сети.

Сеть — это совокупность объектов, имеющих определенные общие признаки и определенным образом связанных между собой. Эта связь может быть непосредственной или опосредованной. Объекты объединяются в сети для экономии ресурсов. Компьютеры также могут образовывать сети. Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров, объединенных каналами связи и обеспеченных коммуникационным оборудованием и программным обеспечением для совместного использования данных и оборудования.

Главными элементами компьютерных сетей являются компьютеры, но в них также могут участвовать и принтеры, сетевое оборудование, серверы, хранилища, телевизоры, телефоны и другие устройства. Все эти устройства называются оконечными узлами. Но в сети также присутствуют и промежуточные элементы — это различные маршрутизаторы, роутеры, модемы, точки беспроводного доступа, коммутаторы. Всё это соединяется между собой с помощью так называемой сетевой среды. Сетевая среда — это оптоволоконные кабели, радиоволны Wi-Fi, витые пары, с помощью которых все устройства подключаются к сети и взаимодействуют между собой.

Компьютеры в сети отличаются по функциям, которые они выполняют. Компьютер, который предоставляет ресурсы в сеть, называют сервером, компьютер, который эти ресурсы использует, — клиентом (или рабочей станцией).

Какие бывают компьютерные сети? Компьютеры в сети могут соединяться между собой по-разному, в зависимости от типа компьютеров, расстояния, на котором они находятся, и функций, которые на них возлагаются. Поэтому различают следующие виды сетей (перечислим основные):

1. Локальные компьютерные сети (англ. Local Area Networks — LAN) Сосредоточенные на территории радиусом не более 1-2 км.

2. Глобальные компьютерные сети (англ. Wide Area Networks — WAN) Объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров.

3. Беспроводные локальные компьютерные сети (англ. Wireless Local Area Network — WLAN) Локальные сети на основе технологии беспроводной связи Wi-Fi. Такая сеть связывает два или более устройств с помощью беспроводной связи для формирования локальной сети (LAN) в пределах ограниченной области, например дома, в школе, в компьютерной лаборатории, учебном заведении, офисном или общественном здание и т.д. Это дает пользователям возможность передвигаться по территории сохраняя подключение к сети. Через шлюз WLAN также может обеспечить подключение сети Интернет. Беспроводные локальные сети стали популярными для использования в домашних условиях из-за простоты установки и использования. Они также популярны в коммерческих объектах, которые предлагают беспроводной доступ своим сотрудникам и клиентам.

4. Региональные компьютерные сети (англ. Metropolitan Area Networks — MAN) Занимают промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. При достаточно больших расстояниях между узлами (десятки километров) они качественные линии связи и достигают высоких скоростей обмена, иногда даже более высоких, чем в классических локальных сетях.

5. Персональные компьютерные сети (англ. Personal Area Network — PAN) Объединяют персональное электронное оборудование пользователя (телефоны, карманные персональные компьютеры, ноутбуки, гарнитуры и т.д.) преимущественно через беспроводную связь Bluetooth или Wi-Fi, предусматривает ограниченное количество абонентов (до 8 участников) и небольшой радиус действия (до 30 м).

Компьютерные сети могут соединять различное количество компьютеров и охватывать различные по величине территории. Сеть, соединяющая компьютеры, расположенные в пределах кабинета, помещения, одного или нескольких домов, называют локальной. Локальная сеть подходит для использования на ограниченной территории — например, в квартире, офисе или целом здании, но не более. Она обеспечивает быструю (до 100 Мбит/с) передачу данных между узлами сети. В локальных сетях используются высококачественные линии связи. Наиболее распространены сейчас медные витые пары и оптоволоконные кабели.

Локальная компьютерная сеть представляет собой совокупность серверов и рабочих станций. Обработка данных в компьютерных сетях распределена обычно между двумя объектами: клиентом и сервером. Клиент — задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, таких как запрос файла, поиска информации в базе данных и т.д. Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных сетях, так и в сетях с иерархической структурой (выделенный сервер). Одноранговая сеть — в которой каждый компьютер (рабочая станция) имеет одинаковые права, то есть все компьютеры равноправны. В одноранговых сетях возможно дополнительно создать подсети, так называемые рабочие группы с соответствующими именами. Равноправие компьютеров в такой сети означает, что каждый владелец компьютера, имеющего доступ к сети, может самостоятельно управлять ресурсами и данными, находящимися на компьютере. Разрешить пользоваться ресурсами и данными того или иного компьютера означает предоставить общий доступ пользователям, находящимся в той же группе, что и данный компьютер, а также можно установить пароль доступа и права доступа к ресурсу. В связи с этим каждый владелец компьютера несет ответственность за сохранность и работоспособность конкретного ресурса и рабочей станции в целом. Компьютер, находящийся в локальной сети, но при этом не входит в ту или иную группу пользователей, не сможет воспользоваться общим ресурсом, выделенным для данной группы пользователей. Иерархическая сеть — в которой один из компьютеров выполняет функции хранения данных (выделенный сервер), предназначенных для использования всеми другими рабочими станциями локальной сети, управление взаимодействием рабочих станций и ряд сервисных функций. Создание и эксплуатация иерархической сети требует соответствующих профессиональных навыков и постоянного администрирования сети соответствующим специалистом — системным администратором. Предоставление ресурсов в иерархической сети в отличие от одноранговой осуществляется в соответствии с правами того или иного пользователя. Для полноценного использования ресурсов сети пользователи должны быть зарегистрированы администратором в сети с определенными правами доступа, согласно которым выделенный сервер определять ресурсы и данные, которые доступны конкретному пользователю.

Достоинства иерархической сети:

• надежная система защиты;

• высокое быстродействие;

• отсутствие ограничений на число рабочих станций.

Недостатки иерархической сети:

• высокая стоимость, так как необходимо выделять мощный компьютер под выделенный сервер и поддерживать работу сети, прибегнув к услугам системного администратора;

• меньшая гибкость по сравнению с одноранговыми сетями.

Топология локальных сетей

Под топологией вычислительной сети понимается способ соединения ее отдельных компонентов (компьютеров, серверов, принтеров и т.д.). Различают три основные топологии:

• топология типа звезда;

• топология типа кольцо;

• топология типа общая шина.

1. При использовании топологии типа звезда информация между клиентами сети передается через единый центральный узел. В качестве центрального узла может выступать сервер или специальное устройство - концентратор (Hub). Концентратор играет роль ретранслятора (оборудование связи, которое соединяет два или более радиопередатчика, удалённых друг от друга на большие расстояния). Многие локальные сети сейчас работают именно с такой топологией, используя в качестве центра «звезды» коммутатор (такой элемент способен определить, кому перенаправить пакет данных, а потому способны сэкономить много трафика, направляя запрос прицельно его адресату). Главным плюсом здесь является высокая отказоустойчивость при лёгкой установке. Даже если один из элементов сетевой среды выйдет из строя, то вся сеть продолжит работать. Доступ к ней потеряет только то устройство, у которого разорвалось соединение с ретранслятором. Однако если сломается центральное звено, то упадёт и вся сеть.

1. В топологии кольцо каждый компьютер подключается к двум соседним, и в итоге должно получиться замкнутое кольцо. При такой топологии компьютер передаёт данные в одну сторону, а принимает с другой. Это означает, что пакет данных, который направлен, например, из первого компьютера кольца к четвёртому, должен пройти ещё промежуточные узлы в виде второго и третьего. А если второй компьютер захочет что-то отправить первому, то пакету данных придётся совершить полный круг — и подойти к первому элементу узла с другой стороны. Минусы очевидны — низкая отказоустойчивость, низкая скорость работы, частые ошибки. Здесь, как и при шинной топологии, при поломке кабеля на одном участке сеть приходит в негодность.

1. Топология шина появилась раньше всех. Она работает по следующему принципу — к одному длинному кабелю с помощью трансиверов (устройство для передачи и приёма сигнала между двумя физически разными средами системы связи) подсоединяются все устройства сети. На его концах устанавливают терминаторы (поглотитель энергии на конце длинной линии, сопротивление которого равно волновому сопротивлению данной линии) с сопротивлением 50 Ом, чтобы сигнал не отражался в кабеле. Любой сигнал или пакет данных, отправленный одним из компьютеров сети, направляется на все остальные. Только после приёма пакета элемент сети проверяет, ему ли адресовано «сообщение». Если да, то продолжает обработку. А если нет — отбрасывает и заканчивает работу с этим пакетом. Сейчас такую топологию почти не применяют из-за низкой отказоустойчивости. Любое повреждение основного кабеля приводило к полной неисправности всей сети.

Для создания небольшой локальной сети требуется:

1. два и более устройств, которые вы хотите соединить между собой;

2. кабель (витая пара) или адаптеры Wi-Fi для ПК (встроенные в виде платы или подключаемые снаружи, похожие на флэшку с портом USB. Если планируется прокладывать сеть посредством подключения кабеля к ПК, то адаптер не понадобиться. В ноутбуках этот адаптер встроен, поэтому его можно подключить любым способом.

3. роутер (если вы хотите соединить более двух устройств).

Элементы, которые можно подключить к локальной сети:

1. ПК (сервер, клиент)

2. Телефон

3. Телевизор

4. Принтер