Типы сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Типы сетей

1.1 Одноранговые сети

Одноранговая сеть (Peer-to-Peer Network) представляет собой простой и дешевый способ объединения персональных компьютеров в тех случаях, когда необходимо совместное использование файлов и прочих ресурсов, например принтера. В однораноговой сети нет сервера, то есть не нужно тратить деньги на покупку дорогого и мощного компьютера и сетевой операционной системы.

В одноранговой сети компьютеры функционируют как равноправные узлы. Узел сети - это компьютер, способный исполнять роль и клиента, и сервера. Узлы могут получать доступ к сетевым ресурсам и предоставлять ресурсы другим узлам (подобно серверу в сети с выделенным сервером).

Одноранговую сеть часто называют рабочей группой (Workgroup). Причина в том, что термин «рабочая группа» ассоциируется с равноправным сотрудничеством без централизованного управления, что и отличает одноранговую сеть от сети с выделенным сервером.

Для создания одноранговой сети требуется всего-навсего установить на персональных компьютерах операционную систему, поддерживающую одноранговые сети, а затем объединить компьютеры в сеть (то есть снабдить каждый компьютер сетевой картой и соединить их кабелем; если у вас компьютеры Macintosh, то даже сетевые карты вставлять не нужно). Прежде чем рассказывать о современном состоянии одноранговых сетей, с их достоинствами и недостатками, коротко опишем перемены, произошедшие в последнее десятилетие.

1.2 Сети с выделенным сервером

Сети с выделенным сервером (или серверами) (Server-based Network) могут быть очень крупными и предоставлять пользователям широкий диапазон ресурсов (по сравнению с одноранговыми сетями). Объясняется это тем, что в такой сети имеются различные специализированные серверы (например, сервер печати или сервер базы данных).

Кроме того, сети с выделенным сервером позволяют осуществлять централизованное управление ресурсами и с легкостью добавлять в сеть новые компьютеры, пользователей и ресурсы (что также отличает их от одноранговых сетей). Такие сети являются масштабируемыми, то есть могут легко расширяться.

1.3 Типы сетевых серверов

Мы уже говорили, что сервер используется в локальной сети для проверки пользователей, входящих в сеть. Если пользователь ввел неправильное регистрационное имя или пароль, сервер откажет ему в доступе. В крупных сетях этот «центральный компьютер» (за неимением более подходящего термина) может быть занят только допуском в сеть пользователей, работающих на своих клиентских машинах. Чем взваливать на этот сервер дополнительные задачи, проще распределить рабочую нагрузку между специализированными серверами.

Файловые серверы

Задача файлового сервера заключается в том, чтобы хранить файлы, необходимые для пользователей сети. В их число могут входить файлы, используемые совместно большим количеством людей. Обычно эти файлы содержатся в так называемой общей папке, которая может включать личные папки отдельных пользователей. Основное преимущество файлового сервера заключается в том, что все важнейшие файлы содержатся в едином хранилище, что значительно облегчает резервное копирование данных. Но, если на файловом сервере происходит какой-либо сбой, пользователи не могут получить доступ к собственным файлам.

Серверы печати

Сервер печати используется для управления сетевым принтером. По сути это управляющий канал связи с принтером. Поскольку задания для печати сначала необходимо буферизировать (сохранять в памяти компьютера, прежде чем посылать на печать), сервер печати выделяет требуемое место на жестком диске. Также сервер печати устанавливает очередь для заданий, отправляемых на принтер. Системный администратор может удалять задания для печати или изменять их очередность.

Коммуникационный сервер

Коммуникационный сервер использует специальное программное обеспечение, позволяющее пользователям общаться в сети. Он поддерживает службы электронной почты и телеконференций, благодаря которым пользователи могут обмениваться информацией. Чаще всего в локальных сетях применяются программу обмена сообщениями Microsoft Excel.

Серверы приложений

На сервере приложений размещаются различные приложения, например специализированные базы данных. Также на сервере приложений можно устанавливать обычные прикладные программы, например текстовые редакторы и электронные таблицы. Это значительно упрощает процесс обновления программного обеспечения, поскольку устанавливается оно не на отдельных клиентских компьютерах; пользователи запускают приложения на своих локальных машинах, но на самом деле программное обеспечение хранится на сервере приложений.

Web-серверы

Web-сервер позволит создать сайт, доступный только для сотрудников или для всех пользователей Internet. Web-сервер нужен не каждому, и многие компании до сих пор пользуются услугами провайдеров для размещения собственных сайтов и получения доступа в Internet. Для создания Web-сервера можно использовать различные программные средства. В состав операционной системы Microsoft Windows Server 2003 входит программное обеспечение для Web-сервера Internet Information Server 6.0 (IIS6).

1.4 Прочие специализированные серверы

Есть и другие типы серверов, которые используются не для предоставления доступа к каким-либо ресурсам, а для повышения качества работы и эффективности локальной сети. Например, в крупных сетях, использующих сетевой протокол TCP/IP, для связи в сетевой среде каждому компьютеру должен быть присвоен уникальный IP-адрес (подобно тому, как у каждого человека имеется свой личный номер в системе социального страхования). Это означает, что системный администратор должен одновременно настраивать сотни компьютеров. Однако посредством протокола динамической настройки хостов (Dynamic Host Configuration Protocol - DHCP) сервер может автоматически присваивать IP-адреса компьютерам, подключенным к сети.

Служба DHCP может выполняться на главном сетевом сервере или других серверах в сети. Microsoft Windows Server 2003, различные дистрибутивы Linux и Novell NetWare поддерживают в сети такие службы, как DHCP. Microsoft Windows Server 2003 имеет встроенную версию службы DHCP. То есть любой сервер, работающий под управлением операционной системы Microsoft Windows Server 2003, может быть настроен для динамического присвоения IP-адресов (диапазон IP-адресов называется областью) компьютерам в сети. используется в операционной системе Microsoft Windows Server 2003 для управления выделенными IP-адресами.

В локальной сети вам могут потребоваться и другие специализированные серверы, так как все операционные системы присваивают компьютерам некие дружественные имена. Вспомните, например, о Всемирной паутине: когда вы хотите попасть на сайт, то вводите в строке браузера текстовый адрес, который также называется унифицированным указателем информационного ресурса (Uniform Recourse Locator - URL). Обычно вам не приходится вводить истинный цифровой адрес сайта (IP-адрес). В сети Internet используются специальные ВЫ8-серверы, на которых запущена служба имен доменов (Domain Name Service - DNS). Эти серверы выполняют разрешение имен, то есть преобразование дружественных имен в соответствующие адреса. Нередко DNS - серверы устанавливаются и в локальных сетях для предоставления такой же услуги.

2. Топологии сетей

Существует несколько сетевых топологий, под топологией подразумевается порядок расположения компьютеров и других элементов локальной сети.

Хотя топология в некотором смысле отражает и тип используемых кабелей, и сетевую архитектуру, это всего лишь модель, и во многих случаях в локальной сети может использоваться смешение двух различных топологий.

2.1 Шинная топология

Шинная топология напоминает схему магистрального трубопровода. Все сетевые компьютеры подключаются через определенные промежутки к магистральной линии. Такая топология называется пассивной топологией, поскольку компьютеры, подключенные к шине, только «сидят и слушают». Когда по кабелю передается принадлежащая им информация, они ее принимают. Когда машины готовы к передаче информации, то сначала выясняют, что никто из подключенных к шине компьютеров не передает, после чего отсылают свои пакеты данных.

Рис. 1. Шинная топология

Обычно в магистральной сети используется коаксиальный сетевой кабель (он напоминает коаксиальный кабель для кабельного телевидения, но несколько отличается), подключенный к компьютерам с помощью Т-коннектора. На каждом конце сети установлен терминатор, причем его тип зависит от выбранного кабеля (если у вас кабель с сопротивлением 50 Ом, то и терминаторы должны быть рассчитаны на это сопротивление). Поскольку магистральная сеть представляет собой лишь набор кабелей, разъемов и терминаторов, усиления сигнала не происходит. То есть размер сети будет ограничен максимальным расстоянием, на которое может перемещаться информационный сигнал по данному кабелю.

2.2 Топология «звезда»

Топология «звезда» отличается тем, что входящие в сеть компьютеры подключаются к центральному соединительному устройству, называемому концентратором (Hab). Каждый компьютер соединен отдельным кабелем (обычно это витая пара) с портом концентратора. В сети этого типа для доступа к информации или отправки данных используется та же стратегия ожидания, что и в магистральной сети.

Рис. 2. Топология «звезда»

2.3 Топология «кольцо»

При использовании топологии «кольцо» компьютеры в локальной сети соединяются один за другим по кругу. При этом информация передается по проводу в одном направлении, и такая топология считается активной. Компьютеры ретранслируют пакеты называются порции данных, передающиеся по сети, то есть получают их и снова пересылают к следующему компьютеру в кольцевой сети.

Топология «кольцо» считается активной топологией, поскольку компьютеры в кольцевой сети передают по кругу так называемый маркер. Маркер - это специальный пакет данных, который предоставляет компьютеру с маркером особые возможности. Чтобы передать информацию в сеть, компьютер должен дождаться получения маркера. Именно так действует сетевая архитектура IBM Token-Ring.

В кольцевой сети трудно найти источник неисправности, и выход из строя одного компьютера может прервать поток данных (так как информация следует по кольцу в одном направлении). Кроме того, добавление или удаление компьютера может нарушить функционирование всей сети. В небольших локальных сетях вы вряд ли увидите топологию «кольцо», поскольку архитектура IBM Token-Ring и некоторые другие высокоскоростные сетевые технологии, использующие кольцевую схему, чаще встречаются в крупных сетях.

Рис. 3. Топология «кольцо»

3. 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.

3.1 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. Локальные сети Ethernet обычно используют топологию «звезда» с концентратором расположенном в ее центре

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;

802.9 - сети с интеграцией голоса и данных;

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.

3.2 Архитектура IBM Token-Ring

Эта архитектура разработана в компании IBM в середине 1980-х гг. с целью создания быстрой и надежной альтернативы сетям Ethernet. Хотя сети IBM Token-Ring имеют звездообразную конфигурацию, в действительности такая архитектура функционирует по логической кольцевой схеме. Модуль множественного доступа (Multistation Access Unit - MAU) - центральное устройство, соединяющее компьютеры, формирует внутреннее кольцо, в котором доступ к сетевой среде управляется маркером, передаваемым от компьютера к компьютеру по кольцу.

Стандарты IEEE и кабели для технологии Token-Ring

Спецификации для использования архитектуры Token-Ring определены институтом IEEE и обозначены как IEEE 802.5. Token-Ring, как Ethernet и прочие сетевые архитектуры (например, FDDI, о которой речь пойдет в следующем разделе), действуют на уровне канала передачи данных модели О31, которая будет подробно рассмотрена в следующей главе.

Так как благодаря стратегии передачи маркера компьютеры могут транслировать данные, только когда обладают им, архитектура Token-Ring характеризуется отсутствием конфликтов. Еще одним преимуществом стратегии Token-Ring является более равномерный доступ к сетевой среде по сравнению со стратегией, которую использует архитектура Ethernet (устройство в сети Ethernet может полностью «засорить» сеть, наводнив ее данными). То обстоятельство, что сети Token-Ring обеспечивают равные возможности для пересылки данных, сделало их популярными в определенных отраслях, например в банковском деле, поскольку они организуют своевременную доставку важной информации.

сеть одноранговый топология компьютер

3.3 Архитектура FDDI

Хотя мы уже рассматривали сетевые архитектуры, используемые в малых и средних сетях, нам следует обсудить архитектуру, которая встречается исключительно в сетях большого размера. Распределенный интерфейс передачи данных по оптоволоконным каналам - это архитектура, обеспечивающая высокоскоростные сетевые магистрали, предназначенные для соединения и расширения локальных сетей. Она использует оптоволоконные кабели и топологию «звезда». Для доступа к сетевой среде используется маркер, а скорости передачи данных в таких сетях достаточно велики (самая распространенная скорость 100 Мбит/с, но это далеко не предел). Архитектуре FDDI не присвоена спецификация IEEE, но национальный институт стандартизации США обозначил ее как ANSI X3T9.5. Поскольку в сетях FDDI используется стратегия доступа с передачей маркера, они достаточно надежны и обеспечивают равный доступ для всех компьютеров в сети. К тому же в сети FDDI вы вправе установить уровень приоритета, чтобы серверы могли пересылать данные чаще, чем клиентские компьютеры. Развертывание сети FDDI обойдётся недешево, так как для компьютеров требуются специальные сетевые карты, а оптоволоконные кабели стоят гораздо дороже медных витых пар. Поскольку во многих сетях FDDI используется резервное второе кольцо, кабелей требуется вдвое больше.

Размещено на Allbest.ru