22
- Неоднородные сети, которые содержат разнотипные
компьютеры и системное программное обеспечение.
По административным отношениям между компьютерами можно
выделить [22]:
- ЛВС с централизованным управлением, с выделенными
серверами;
- ЛВС без централизованного управления, децентрализованные
или одноранговые сети.
По топологии, основным топологиям ЛВС делятся на:
- Топологию «шина»;
- Топологию «звезда»;
- Топологию «кольцо».
По архитектуре, основным типам архитектур ЛВС делятся на:
- Ethernet;
- Arcnet;
- Token ring;
- FDDI.
На аппаратном уровне локальная компьютерная сеть - это
совокупность компьютеров и другого компьютерного оборудования,
активного сетевого оборудования, принтеров, сканеров и т.д.,
Соединенных кабелями и сетевыми адаптерами и работающих под
управлением сетевой ОС. Каждое устройство в сети оснащено сетевым
адаптером, и эти адаптеры подключаются с помощью специальных
кабелей, поэтому устройства подключаются к одной сети. ПК,
подключенные к компьютерной сети, называются рабочими станциями
или серверами, в зависимости от выполняемой ими функции. Эффективное
использование ресурсов локальной сети позволяет использовать
технологию «клиент-сервер» [21].
23
«Клиент-сервер» - это модель взаимодействия компьютеров в сети. В
принципе ПК не равны. Каждый из них играет свою роль, со своей целью,
отличной от других. Некоторые ПК в сети владеют и управляют
информационными и вычислительными ресурсами, такими как
процессоры, файловые системы, почтовые службы, службы печати, базы
данных и т.д. Другие компьютеры могут получить доступ к этим ресурсам,
используя первую службу. ПК, который управляет этим ресурсом или тем
ресурсом, называется сервером для этого ресурса, а компьютер, который
хочет его использовать, называется клиентом. Конкретный сервер
определяется типом ресурса, которым он владеет. Поэтому, если ресурс
является БД, речь идет о сервере БД, который обрабатывает клиентские
запросы, связанные с обработкой данных. Если ресурс представляет собой
файловую систему, поговорим о файловых серверах (файловых серверах) и
т.д. В сети один и тот же компьютер может действовать как клиент и
сервер.
Тот же принцип применим к программным взаимодействиям. Такая
программа действует как сервер, если одна из них выполняет функцию,
которая заключается в предоставлении соответствующего набора услуг
другим. Программы, которые используют эти сервисы, называются
клиентами.
Различают сети с 1 или же несколькими выделенными серверами и
сети без выделенных серверов, именуемые одноранговыми сетями.
Одноранговая локальная сеть. В сетях без централизованного
управления, часто именуемых одноранговыми – peer-to-peer нет ни
единого центра управления диалогами на рабочих станциях, ни единого
узла хранения данных. Функции управления сетью отправляются с одной
станции на другую. Сетевая операционная система распространяется на
все рабочие станции, для каждого ПК необходимо программное
обеспечение для управления сетью.
24
Каждая станция в сети имеет возможность совершать как
клиентские, так и серверные функции. Он имеет возможность подвергать
обработке запросы от прочих рабочих станций и отправлять запросы на
обслуживание в сеть. Пользователи сети могут приобрести доступ к
абсолютно всем периферийным устройствам, подключенным к иным
станциям, магнитным и оптическим дискам, принтерам, сканерам,
плоттерам и т.д.
Вместе с тем, потому как в сети не имеется серверов,
администраторы не могут централизованно руководить ресурсами. Любой
компьютер, подключенный к одноранговой сети, имеет собственное
сетевое программное обеспечение, и по мере расширения системы ему
следует напрямую оказывать влияние на ПК, следовательно, между
рабочими станциями слишком много соединений. Продуктивно управлять
такого рода системой практически невозможно.
Достоинства одноранговых сетей:
- низкая стоимость;
- высокая надежность
Недостатки одноранговых сетей:
- Возможность подключения небольшого количества (менее 10)
рабочих станций.
- Сложность управления сетью
- Программные станции сложно обновить или изменить.
- Сложность обеспечения защиты информации.
Одноранговые сети создаются на основе операционных систем,
таких как Artisoft LANtatic, Novell NetWare и MS Windows для рабочих
групп.
Серверные локальные сети. В сети с централизованным
управлением, часто называемой сетью двойного ранга или сетью серверов
один компьютер (сервер) выполняет процедуру, предназначенную для
25
использования на всех рабочих станциях, и взаимодействует с рабочими
станциями. Контроль и выполнение различных сервисных функций.
Во время обработки данных клиенты могут отправлять на сервер
запросы на выполнение определенных процедур, таких как чтение файлов,
поиск информации в базе данных, печать файлов и т.д.
Сервер выполняет запрос от клиента. Результаты запроса
отправляются клиенту. Серверы обеспечивают хранение общих данных,
организуют доступ к этим данным и передают данные клиентам. Клиент
обрабатывает полученные данные и представляет итоги обрабатывания в
удобной для пользователя форме, возможно, совершать обработку данных
на сервере.
Доступ к сетевым ресурсам, доступным исключительно на сервере,
или же серверах, в случае если существует ряд специальных серверов,
может быть доступен непосредственно клиентам в сети сервера [17].
Данные и программы, хранящиеся на диске внешней рабочей
станции, могут быть доступны пользователю исключительно при помощи
сервера или же с помощью особого ПО для доступа к ресурсам ПК,
установленной в сети.
Система, в которой сервер выполняет только шаги, необходимые для
организации, хранения и публикации необходимой информации,
называется системой файлового сервера или сетью с выделенным
сервером. Та же система, в которой обработка контента выполняется на
сервере с хранилищем, обычно называется системой «клиент-сервер».
В клиент-серверных системах сервер играет активную роль. Он
имеет возможность первоначально обработать информацию и дать клиенту
итог решения проблемы, а не просто предоставить весь файл для запроса.
Данная методика, помимо прочего, может помочь уменьшить нагрузку на
каналы связи сети.
Клиент-серверные системы иногда подразделяют на 2 группы:
26
1. Системы, в которой клиенты используют свое прикладное ПО
при решении своих задач на сервере, такие системы часто называют
системами с толстыми клиентами;
2. Система, в которой клиент использует прикладное ПО,
размещенное на сервере, при решении своих задач на сервере, такие
системы обычно именуют системами тонких клиентов. Типичным
примером подобной системы является ЛВС, где сетевой ПК используется в
качестве рабочей станции.
Серверы, работающие по технологии «файловый сервер», сами
получили название файловыми серверами. Клиент-сервер, технологии-
сервер приложений.
Достоинства серверных ЛВС:
- отсутствие ограничений на число ПК;
- простота управления по сравнению с одноранговыми сетями;
- высокое быстродействие;
- надежная система защиты информации.
Недостатки серверных ЛВС:
- высокая стоимость из-за выделения 1 или нескольких ПК под
сервер;
- зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;
- меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.
Серверные сети очень распространены. Примеры сетевых ОС для
таких сетей: LAN Manager (Microsoft), Token Ring (IBM) и NetWare
(Novell).
Топология - это сетевая конфигурация, то есть способ соединения
сетевых элементов или компьютеров друг с другом [24].
Один из подходов к классификации топологии ЛВС состоит в том,
чтобы различать два основных класса: широковещательный и
последовательный.
27
В случае широковещательной конфигурации локальной сети сигнал,
передаваемый одним устройством, подключенным к физическому
носителю, воспринимается всеми остальными. В широковещательной ЛВС
в любое время может работать только 1 станция. Все рабочие станции
могут подключаться напрямую к любому ПК в сети.
Основные типы широковещательных топологий «шина», «дерево» и
«звезда».
Сеть с топологией шины использует линейный моноканал
(коаксиальный кабель) для передачи данных, и на ее конце установлено
оконечное устройство (терминаторы). Каждый компьютер подключен к
коаксиальному кабелю с помощью разъема T (Т - коннектор). Данные от
передающего сетевого узла отражаются от оконечного терминатора и
передаются в обоих направлениях вдоль шины. Терминатор
предотвращает отражение сигнала. Используется для ослабления сигнала,
достигающего конца канала передачи данных. Таким образом, информация
поступает на все узлы, но принимается только желаемым узлом. В этой
топологии среда передачи данных логической шины совместно
используется всеми ПК в сети, и сигналы от ПК одновременно
распределяются во всех направлениях в среде передачи. Поскольку
передача сигналов в топологии физической шины является
широковещательной, сигналы распределяются одновременно во всех
направлениях, и логическая топология этой локальной сети представляет
собой логическую шину.
Эта топология используется в сетях Ethernet Ethernet, 10Base-5 для
толстого коаксиального кабеля, класс 10Base-2 для тонкого коаксиального
кабеля [6].
Преимущества сетей шинной топологии:
- отказ 1-го из узлов не влияет на работу сети в целом;
- сеть легко настраивать и конфигурировать;
28
- сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.
Недостатки сетей шинной топологии:
- разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;
- ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;
- трудно определить дефекты соединений.
Топологию дерева можно рассматривать как комбинацию
нескольких звездных фигур. Как и в случае звезд, деревья могут быть
активными, присутствующими или пассивными. В активном дереве
центральный компьютер находится в центре совокупности линий связи, а в
пассивном дереве есть концентратор.
Применяется достаточно часто и комбинированная топология,
например, звездно-шинная, звездно-кольцевая.
В сети, выстроенной с применением топологии «звезда», любая
рабочая станция подключается к концентратору с помощью кабеля, витая
пара. Концентратор гарантирует синхронное соединение ПК,
следовательно, все ПК, подключенные к сети, могут устанавливать связь
друг с другом.
Данные с передающей станции сети отправляются на все ПК по всем
линиям связи через концентратор. Информация поступает на все рабочие
станции, но принимается только предполагаемыми станциями. Потому что
передача сигнала в топологии физической звезды транслируется. Сигналы
от ПК распределяются одновременно во всех направлениях, и логическая
топология этой локальной сети представляет собой логическую шину. Эта
топология используется в локальных сетях 10Base-T Ethernet.
Преимущества сетей топологии звезда:
легко подключить новый ПК;
имеется возможность централизованного управления;
сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам
соединения отдельных ПК.
29
Недостатки сетей топологии звезда:
отказ хаба влияет на работу всей сети;
большой расход кабеля.
В конфигурации последовательной локальной сети каждое
устройство, подключенное к физическому носителю, отправляет
информацию только одному устройству. Это уменьшает потребность в
передатчике и приемнике, поскольку все станции активно участвуют в
передаче.
Основные типы последовательной топологии: «кольцо», «цепочка»,
«снежинка» и т.д.
В сети, имеющей «кольцевую» топологию, все узлы соединены с
диссипативным кольцом, не обязательно кругом, по которому данные
передаются по каналу связи. Выход одного ПК подключен к входу другого
ПК. Когда данные начинают двигаться с определенного момента времени,
данные в конце, находятся в начале. Данные в кольце всегда движутся в
одном направлении.
Принимающая рабочая станция распознает и принимает только
сообщения, предназначенные для нее. В сетях с топологией физического
кольца используется маркер доступа. Это дает станции право использовать
кольца в определенном порядке. Логическая топология этой сети
представляет собой логическое кольцо.
Эта сеть очень проста в создании и настройке. Основным
недостатком топологии сети является то, что повреждение линии связи или
сбой ПК в одном месте может привести к выходу из строя всей сети.
В принципе, в чистом виде «кольцевая» топология не применяется,
поскольку она ненадежна, поэтому на практике применяются различные
изменения кольцевой топологии.
При использовании «цепной» топологии передача является
двунаправленной, и каждая станция активно участвует в передаче.
30
Топология «Token Ring» имеет в основании топологию «физическое
кольцо с подключением типа звезда». В ней все рабочие станции
подключаются к центральному концентратору (Token Ring) как в
топологии физическая звезда. Центральные концентраторы - это
интеллектуальные устройства, которые используют перемычки для
последовательного подключения выхода одной станции к входу другой
станции [28].
Другими словами, с концентратором каждая станция подключается
только к двум другим станциям, предыдущей и следующей. Таким
образом, рабочие станции соединены петлей кабеля, по которой пакеты
данных передаются от одной станции к другой, каждая станция передает
эти переданные пакеты. Каждая рабочая станция имеет отправляющее и
принимающее устройство, которое позволяет вам контролировать поток
данных через сеть для этой цели. Физически эта сеть построена по типу
топологии «звезда».
Концентратор создает первичное, основное кольцо и резервное
кольцо. Если в первичном кольце происходит обрыв, используется 4-
жильный кабель, поэтому его можно обойти с помощью резервного
кольца. Поскольку концентратор отключает неисправную станцию и
закрывает кольцо передачи данных, отказ станции или отключение линии
связи рабочей станции не вызывает сбой сети, как в топологии кольца.
В архитектуре Token Ring токены передаются от узла к узлу через
логическое кольцо, созданное центральным концентратором. Такая
передача маркера выполняется в фиксированном направлении. Станции с
маркерами могут передавать данные на другие станции.
Для передачи данных рабочая станция должна сначала дождаться
прихода свободного токена. Маркер содержит адрес станции, отправившей
маркер, и адрес станции, для которой он предназначен. Затем отправитель
31
отправляет токен следующей станции в сети, чтобы он мог отправить свои
данные.
Один из узлов в сети, обычно используется файловый сервер, создает
маркер, который отправляется в сетевое кольцо. Эти узлы действуют как
активные мониторы, чтобы гарантировать, что маркеры не будут потеряны
или уничтожены.
Преимущества сетей топологии Token Ring (Таблица 4):
Топология обеспечивает равный доступ ко всем рабочим
станциям.
Сеть очень надежна, потому что она устойчива к
неисправностям отдельных станций и отключениям отдельных станций.
Недостатки сетей топологии Token Ring:
Высокое потребление кабелей и, следовательно, дорогая
проводка линий связи.
Таблица № 4 Сравнительные характеристики
Характеристики
Топология
«Звезда»
«Кольцо»
«Шина»
Стоимость расширения
Незначительная
Средняя
Средняя
Присоединение
абонентов
Пассивное
Активное
Пассивное
Защита от отказов
Незначительная
Незначительная
Высокая
Размеры системы
Любые
Любые
Ограничены
Защищенность от
прослушивания
Хорошая
Хорошая
Незначительная
Стоимость подключения
Незначительная
Незначительная
Высокая
Поведение системы при
высоких нагрузках
Хорошее
Удовлетворительное
Плохое
Возможность работы в
реальном режиме
времени
Очень хорошая
Хорошая
Плохая
Разводка кабеля
Хорошая
Удовлетворительная
Хорошая
Обслуживание
Очень хорошее
Среднее
Среднее