Часть II. Современные сетевые технологии

2.1 Типы сетей

Одноранговая сеть

В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети.

К преимуществам одноранговой компьютерной сети можно отнести следующие доводы.

1. Одноранговые сети относительно просты. Поскольку каждый компьютер является одновременно и клиентом, и сервером, нет необходимости в мощном центральном сервере или в других компонентах, обязательных для более сложных сетей.

2. Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных (и более дорогих) компьютеров.

3. В одноранговой сети требования к производительности и к уровню защиты для сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем в сетях с выделенным сервером. Выделенные серверы функционируют исключительно в качестве серверов, но не клиентов или рабочих станций (workstation).

4. В такие операционные системы, как Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows for Workgroups и Microsoft Windows 2000, встроена поддержка одноранговых сетей. Поэтому, чтобы установить одноранговую сеть, дополнительного программного обеспечения не требуется.

5. Одноранговая сеть характеризуется рядом стандартных решений:

· компьютеры расположены на рабочих столах пользователей;

· пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту информации;

· для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система.

Одноранговая сеть вполне подходит там, где:

· количество пользователей не превышает 10 человек;

· пользователи расположены компактно;

· вопросы защиты данных не критичны;

· в обозримом будущем не ожидается значительного расширения сети.

Сеть на основе сервера - сеть, в которой имеется четкое разделение абонентов на клиентов и серверов, и в которой есть хотя бы один выделенный сервер.

Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции) и не способный выполнять другие (не сетевые) задачи. Он специально оптимизирован для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов.

С увеличением размеров сети и объема сетевого трафика необходимо увеличивать количество серверов. Распределение задач среди нескольких серверов гарантирует, что каждая задача будет выполняться самым эффективным способом из всех возможных.

Следующие показатели сетей на основе сервера можно отнести к преимуществам этих сетей.

1. Централизованное разделение ресурсов.

Предоставляется доступ к множеству файлов и принтеров, обеспечивая при этом высокую производительность и защиту.

Администрирование и управление доступом к данным осуществляется централизованно. Ресурсы, как правило, расположены также централизованно, что облегчает их поиск и поддержку.

2. Основным аргументом при выборе сети на основе сервера является, как правило, защита данных. В таких сетях, например, как Windows NT Server, проблемами безопасности может заниматься один администратор: он формирует политику безопасности (security policy) и применяет ее в отношении каждого пользователя сети.

3. Поскольку жизненно важная информация расположена централизованно, т.е. сосредоточена на одном или нескольких серверах, нетрудно обеспечить ее регулярное резервное копирование (backup).

4. Благодаря избыточным системам данные на любом сервере могут дублироваться в реальном времени, поэтому в случае повреждения основной области хранения данных информация не будет потеряна - легко воспользоваться резервной копией.

5. Сети на основе сервера способны поддерживать тысячи пользователей. Сетями такого размера, будь они одноранговыми, было бы невозможно управлять.

2.2 Топологии сетей

Термин "топология", или "топология сети", характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети.

Топология сети обуславливает ее характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет:

· на состав необходимого сетевого оборудования;

· характеристики сетевого оборудования;

· возможности расширения сети;

· способ управления сетью.

Все сети строятся на основе трех базовых топологий:

· шина (bus);

· звезда (star);

· кольцо (ring).

Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля сегмента (segment), топология называется шиной. В том случае, когда компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или концентратора, топология называется звездой. Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут в кольцо, такая топология носит название кольца.

При топологии "звезда" все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру.

2.3 Концентраторы

В настоящее время одним из стандартных компонентов сетей становится концентратор. А в сетях с топологией "звезда" он служит центральным узлом.

Среди концентраторов выделяются активные (active) и пассивные (passive).

Активные концентраторы регенерируют и передают сигналы так же, как это делают репитеры. Иногда их называют многопортовыми репитерами - они имеют от 8 до 12 портов для подключения компьютеров.

Некоторые типы концентраторов являются пассивными, например монтажные панели или коммутирующие блоки. Они просто пропускают через себя сигнал как узлы коммутации, не усиливая и не восстанавливая его. Пассивные концентраторы не надо подключать к источнику питания.

Гибридными (hybrid) называются концентраторы, к которым можно подключать кабели различных типов. Сети, построенные на концентраторах, легко расширить, если подключить дополнительные концентраторы.

К числу других преимуществ использования концентраторов относятся:

· простота изменения или расширения сети: достаточно просто подключить еще один компьютер или концентратор;

· использование различных портов для подключения кабелей разных типов;

· централизованный контроль за работой сети и сетевым трафиком: во многих сетях активные концентраторы наделены диагностическими возможностями, позволяющими определить работоспособность соединения.

2.4 Физическая среда передачи данных

Для физического соединения компонентов сети используются специальные кабели. Различают три вида кабелей:

· коаксиальный

· витая пара

· оптоволоконный.

Коаксиальный кабель состоит из двух концентрических проводников. Оба проводника расположены на одной общей оси. Кабель состоит из центрального проводника, покрытого диэлектриком, внешнего проводника, покрытого диэлектриком и защитной оболочки.

Преимущество заключается в том, что он может поддерживать соединения с высокой пропускной способностью на относительно большом расстоянии без повторителей.

К недостаткам можно отнести относительно хрупкую конструкцию, не допускает узлов, сильных изгибов.

Витая пара из двух относительно тонких проводов, покрытых тонким слоем поливинхлорида, и свиты друг с другом. Оптоволоконный кабель передает информацию по стеклянному проводу, благодаря чему этот кабель не подвержен влиянию электрических полей.

Преимущества заключаются в высокой скорости передачи на длинные расстояния голосовой, цифровой и видеоинформации.

Недостатки - высокая стоимость, сложность при развертывании.

2.5 Протоколы передачи

Для осуществления общения компьютеров в сети используются протоколы. Протокол - это набор правил и процедур, регулирующий порядок осуществления связей.

NetBEUI.

Это небольшой, быстрый, эффективный протокол транспортного уровня, разработанный для использования в небольших рабочих группах, функционирующих в одноранговых сетях или в малых серверных. Поскольку этот протокол не поддерживает маршрутизации, то он используется только в локальных сетях.

IPX.

Протокол IPX (Internet Packet Exchange) был разработан для сетевой операционной системы NetWare и широко используется во многих сетях Novell. Используется для передачи и маршрутизации пакетов. Преимущества заключаются в том, что протокол является относительно небольшим и быстрым, а также поддерживает маршрутизацию.

TCP/IP.

Этот протокол обеспечивает совместную работу компьютеров различных типов. Способность поддерживать маршрутизацию сделало TCP/IP межсетевым протоколом. Одно из главных преимуществ является совместимость, а недостатки:

-большой размер;

-недостаточная скорость работы.

2.6 Сетевые технологии

Выбор высокопроизводительных стандартов локальных сетей никогда не был столь разнообразным, как в наши дни. Но по методам доступа в сеть выделяются наиболее распространенные сети - Ethernet, ARC net, Token Ring.

Приведем краткое описание некоторых технологий.

Метод доступа Ethernet.

Это метод доступа, разработанный фирмой Xerox в 1975 году, пользуется наибольшей популярностью. Он обеспечивает высокую скорость передачи данных и надежность. В течении более чем 20 лет было создано несколько различных версий стандартов Ethernet, вот некоторые из них:

Ethernet (10base-X).

Он является одной из самых старых, самых простых и самых дешевых из когда-либо разработанных технологий локальных сетей. В зависимости от типа физической среды различают следующие типы Ethernet:

· 10base-5(толстый коаксиальный кабель)

· 10base-2(тонкий коаксиальный кабель)

· 10base-T(витая пара)

· 10base-F(оптоволокно).

Топология для всех 4 типов практически не отличается. Данные в локальной сети передаются со скоростью до 10 Мбит/с. В настоящее время широкую популярность получили разновидности Ethernet, использующие витую пару. Для рассылки данных в сети все типы используют протокол CSMA/CD.

Fast Ethernet (100base-XX)

В зависимости от типа среды различают следующие разновидности:

· 100base-Т4 (4витые пары)

· 100base-ТХ (2 витые пары)

· 100base-FХ (оптоволокно).

Являясь высокоскоростной разновидностью устаревшей технологии 10base-X Ethernet, сети этого стандарта в состоянии передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с.

Метод доступа Arcnet.

Этот метод доступа разработан фирмой Datapoint Corp. Получил широкое распространение в силу дешевизны оборудования. Arcnet используется в локальных сетях с топологией "звезда". Один из компьютеров создает специальный маркер (сообщение специального вида), который последовательно передается от одного компьютера к другому.

Если станция желает передать сообщение другой станции, она должна дождаться маркера и добавить к нему сообщение, дополненное адресами отправителя и назначения. Когда пакет дойдет до станции назначения, сообщение будет отделено от маркера и передано станции.

Метод доступа Token-Ring.

Метод доступа Token-Ring был разработан фирмой IBM и рассчитан на кольцевую топологию сети. Этот метод напоминает Arcnet, так как тоже использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. В отличие от Arcnet, при методе доступа Token-Ring имеется возможность назначать разные приоритеты разным рабочим станциям.

2.7 Плата сетевого адаптера

Сетевой адаптер - это плата, которая устанавливается в свободный слот ввода/вывода компьютера. Она служит для взаимодействия с другими устройствами в локальной сети. На обратной стороне адаптера располагается место для разъемов определенного типа. Каждый тип разъема разрабатывается для конкретной передающей среды. Сетевой адаптер вместе со своим драйвером реализует второй, канальный уровень модели открытых систем в конечном узле сети-компьютере. Более точно, в сетевой операционной системе пара адаптер и драйвер выполняют функции физического и MAC-уровней, в то время как LLC-уровень обычно реализуется модулем операционной системы, единым для всех драйверов и сетевых адаптеров. Сетевой адаптер совместно с драйвером выполняет две операции: передачу и прием кадра.

Страницы: 1, 2, 3