12
Рисунок 6 – Типы коммутаций
1.3. Городские (MetropolitanAreaNetworks– MAN) сети (Рисунок 3)
данные сети занимают промежуточное положение между LAN и WAN
сетями, они характеризуются наличием качественных линий связи и высокой
скоростью обмена данными [3].
2. По физическим базовым топологиям построения сети выделяют
следующие виды сетей:
"звезда";
"общая шина";
"кольцо".
Под топологией сети понимается способ соединения сетевых узлов
между собой. Рассмотрим каждую топологию более подробно.
2.1. "Звезда" (Рисунок 7) данных вид топологии сети представляет
собой следующий вид соединения: каждый абонент сети через специальный
сетевой адаптер подключается выделенным кабелем к одному центральному
устройству. Центральное устройство, чаще всего это: коммутатор, свитч или
13
хаб. При необходимости можно объединить вместе несколько сетей с
топологией "звезда" в разветвленную «звезду».
Рисунок 7 - Топология построения сети "Звезда"
Достоинства топологии "звезда" [1]:
неработоспособность одного из абонентов никаким образом не
влияет на работу других абонентов;
легко идентифицировать сетевые проблемы;
пропускная способность всей сети определяется полосой
пропускания центрального узла.
Недостатки топологии "звезда":
при поломке центрального узла вся вычислительна сеть перестает
быть работоспособной;
достаточно большой расход кабеля по сравнению с другими
топологиями.
2.2. Топология "общая шина" (Рисунок 8) данных вид топологии сети
представляет собой следующий вид соединения: все сетевые узлы
подключаются к одному кабелю последовательно. Кабель, как среда
14
передачи данных, используется совместно всеми сетевыми узлами по
очереди.
Достоинство топологии "общая шина":
при определенном расположении сетевых элементов достаточно
малый расход кабеля.
Недостатки топологии "общая шина":
при разрыве кабеля вычислительна сеть перестает быть
работоспособной;
сложность идентификации сетевых проблем;
производительность сети зависит от интенсивности сетевых
элементов.
Рисунок 8- Топология построения сети "Общая шина"
2.3. Топология "кольцо" (Рисунок 9) данных вид топологии сети
представляет собой следующий вид соединения: данные передаются от
сетевого узла к другому через замкнутую среду передачи данных.
Достоинства топологии " кольцо" [10]:
отказоустойчивость;
малый расход кабеля.
Недостатки топологии " кольцо":
15
требуются специальные протоколы для предотвращения
зацикливания сообщений в сети [6].
Рисунок 9 - Топология построения сети «Кольцо»
3. По типу организации работы выделяют следующие типы сетей:
• одноранговые сети;
• сети с выделенным сервером.
3.1. В одноранговой сети все компьютеры имеют одинаковое
приоритетное и независимое администрирование. На каждом компьютере
установлена операционная система, которая может поддерживать сетевого
клиента (Рисунок 10).
16
Рисунок 10 – Одноранговая сеть
Пользователь каждого компьютера самостоятельно решает,
предоставлять ли доступ к его ресурсам другим пользователям сети.
Установка такой сети занимает много времени.
3.2. В сети с выделенным сервером управление ресурсами сервера и
рабочей станции централизовано и реализовано с сервера. Такое построение
локальной сети упрощает включение новых компьютеров и пользователей в
сеть. Достигается повышенная безопасность использования информации в
сети (Рисунок 11).
Рисунок 11 - Сети с выделенным сервером
Чтобы создать сеть с выделенным сервером необходимо:
17
• установить и настроить серверную операционную систему (ОС) на
одном из компьютеров. На сервере создать общую базу данных учетных
записей для всех пользователей, назначить общие ресурсы и определить
доступ к каждому из них для пользователей;
• на клиентских компьютерах необходимо настроить связь с сервером
и зарегистрироваться на сервере. Только зарегистрированные пользователи,
могут получить доступ к сетевым и сетевым ресурсам.
В таблице 1 представлены достоинства и недостатки двух видов сетей.
Таблица 1 – Достоинства и недостатки сетей с различным типом
организации
Достоинства
Недостатки
Одноранговая сеть
легко настроить;
не требует серверного ПО;
не нужен
высококвалифицированный системный
администратор;
меньшая стоимость проекта.
меньшая безопасность;
сложность администрирования
каждого компьютера в отдельности;
ухудшение производительности
при совместном использовании
ресурсов.
Сеть с выделенным сервером
большая безопасность;
легче управлять, т.к.
администрирование централизованно.
сложность настройки,
администрирование системы,
клиентов, разделяемых ресурсов;
отсутствие доступа к сети при
выходе из строя сервера.
1.2. Адресация в сети
Каждый компьютер в сети TCP / IP имеет три уровня адресов (Рисунок
12):
18
1. Адрес локального узла или MAC-адрес - эти адреса назначаются
производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как
они управляются централизованно;
2. IP-адрес - этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается
администратором при настройке компьютеров и маршрутизаторов;
3. Символьный идентификатор - этот адрес назначается
администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины,
имени организации, имени домена. Такой адрес, также называемый DNS-
именем.
Рисунок 12 – Уровни адресации
Рассмотрим особенности некоторых типов адресов.
1. MAC-адрес (Media Access Control) — это аппаратный или
физический адресс устройства [31].
Разрядность МАС-адреса равна 48 битам. Теоретическое адресное
пространство МАС-адресов составляет 248 адресов, что составляет 281 474
976 710 656 адресов, то есть около 300 триллионов.
19
Для удобства пользования МАС-адреса, он записывается и
представляется 6 двузначными шестнадцатеричными цифрами, записанными
через разделитель.
Типичное представление МАС-адреса – AB:CD:EF:01:23:45 (Рисунок
13).
Рисунок 13 - Формат МАС-адреса
2. IP-адрес – это уникальный логический 32-битный идентификатор
сетевого устройства телекоммуникационной сети, работающей по протоколу
IP.
IP адрес может быть:
статическим — при каждом новом подключении IP-адрес
остается неизменным;
динамическим — каждый раз при подключении к интернету IP-
адрес будет меняться;
20
Существует несколько форм записи IP-адреса. Наибольшее
распространение получили двоичная и десятеричная с точками формы
записи.
Выделяют 5 классов IP-сетей: А, B, C, D и Е классы (Рисунок 14). В
классовой модели адресации сетей первые биты IP-адреса определяют класс
сети [21].
Рисунок 14 - Классовая модель IP-адресации
С ростом сети Интернет классовая система адресации оказалась
неэффективна. Взамен нее была предложена бесклассовая модель адресации
CIDR - Classless Inter-Domain Routing.
В бесклассовой модели для определения границы идентификации сети
и хоста используются специальный дополнительный параметр, который
называется маска подсети [8].
Маска подсети (Рисунок 15) – это 32 битное число, состоящее из
подряд идущих единиц и нулей, определяющее границу в IP-адресе между
идентификатором сети и идентификатором хоста.
21
Рисунок 15 - Маска подсети
Для вычисления IP адреса используются формулы:
адрес сети = IP.любого_компьютера_этой_сети AND MASK;
широковещательный адрес сети =
IP.любого_компьютера_этой_сети OR NOT(MASK).
Протокол ARP [19] проводит соответствие между 48-битным МАС-
адресом и 32-битным IP-адресом. Маршрутизаторы упаковывают
дейтаграммы IP в кадры локальных сетей. Для установления соответствия
MAC по IP адресу они используют специальный протокол разрешения адреса
(Address Resolution Protocol, ARP). Соответственно, для решения обратной
задачи (установления IP по известному MAC-адресу) используется
реверсивный протокол разрешения адреса (Reverse Address Resolution
Protocol, RARP) [32].
ARP работает на канальном уровне и не использует заголовки IP, ARP-
запросы передаются в широковещательном режиме, ответы присылаются
непосредственно на станцию, делавшую запрос.
3. Доменный адрес или доменное имя дает возможность быстрее и
проще запомнить любой сайт в Интернете. Для человека запомнить домен с
логичным, соответствующим сайту названием гораздо проще, чем длинный
числовой IP-адрес веб-сайта.