Виды локальных вычислительных сетей

Что такое топология локальной сети и что под ней понимается?

Часто встречается такой вопрос: «Что понимается под топологией локальной сети?». На самом деле, в этом нет ничего сложного, потому что топология локальных сетей — это физическое расположение компьютеров, соединенных в одну локальную сеть.

Нужно отметить, что топология ЛВС (локально-вычислительная сеть) относится именно к локальным, а не к глобальным сетям. В глобальных сетях практически невозможно проследить топологию сети, тем более что каждый отдельный сеанс может происходить по разному пути, а в локальной сети топологию физически можно отследить.

Виды локальных вычислительных сетей

Локальные вычислительные сети можно классифицировать по целому ряду при­знаков (рис. 12.1).

Существует параллельная классификация вычислительных сетей, в которой ло­кальные сети определены несколько иначе: локальной сетью считается компью­терная сеть, обслуживающая нужды одного предприятия, одной корпорации. Среди таких вычислительных сетей выделяют:

Локальные сети рабочих групп,обычно объединяют ряд ПК, работающих под управлением одной операционной среды. В ряду компьютеров часто выделяются специализированные серверы, предназначенные для выполнения функций фай­лового сервера, сервера печати, факс-сервера.

Локальные сети отделовиспользуются небольшой группой сотрудников пред­приятия, работающих в одном подразделении (отдел кадров, бухгалтерия, отдел маркетинга и т. п.). В такой сети может насчитываться до сотни компьютеров. Чаще всего она имеет несколько выделенных серверов, специализированных для таких ресурсов, как программы-приложения, базы данных, лазерные принтеры, модемы и т. д. Эти сети, как правило, задействуют одну сетевую технологию, и также одну (максимум две) операционную систему. Территориально они чаще всего расположены и в одном здании.

Сети кампусовполучили название от слова campus — студенческий городок. Основное назначение этих сетей — объединение нескольких мелких сетей в одну. Сети кампусов могут занимать значительные территории и объединять много разнородных сетей. Основное их назначение — обеспечить взаимодействие между сетями отделов и рабочих групп и создать доступ к базам данных предприятия и другим дорогостоящим сетевым ресурсам. На уровне сети кампуса решают­ся многие проблемы интеграции неоднородного программного и технического обеспечения. Ресурсы глобальной сети Интернет сети кампусов не используют.

Корпоративные сети— сети масштаба всего предприятия, корпорации. Они мо­гут охватывать большие территории, вплоть до рассредоточения на нескольких континентах. Ввиду высокой стоимости индивидуальных выделенных коммуни­каций и плохой защищенности от несанкционированного доступа коммутируе­мых каналов связи они чаще всего используют коммуникационные возможности Интернета, и поэтому территориальное размещение для таких сетей роли не играет. Корпоративные сети относят к особой разновидности локальных сетей, имею­щих значительную территорию охвата. Ввиду быстрого развития и больших пер­спектив корпоративных сетей они рассмотрены в отдельном разделе.

По назначению ЛВС можно разделить на:

— вычислительные, выполняющие преимущественно расчетные работы;

— информационно-вычислительные, кроме расчетных операций, осуществляющие
информационное обслуживание пользователей;

— информационные, выполняющие в основном информационное обслуживание
пользователей (создание и оформление документов, доставку пользователю
директивной, текущей, справочной и другой нужной ему информации);

— информационно-поисковые — разновидность информационных, специализи­
рующаяся на поиске информации в сетевых хранилищах по нужной пользо­
вателю тематике сетей;

— информационно-советующие, обрабатывающие текущую организационную, тех­
ническую и технологическую информацию и вырабатывающие результирую­
щую информацию для поддержки принятия пользователем правильных ре­
шений;

— информационно-управляющие, обрабатывающие текущую техническую и тех­
нологическую информацию и вырабатывающие результирующую информа­
цию, на базе которой автоматически вырабатываются воздействия на управ­
ляемую систему и т. д.

По количеству подключенных к сети компьютеров сети можно разделить на ма­лые, объединяющие до 10-15 машин, средние — до 50 машин и большие — свыше 50 машин.

По территориальной расположенности ЛВС делятся на компактно размещенные (все компьютеры расположены в одном помещении) и распределенные (компью­теры сети размещены в разных помещениях).

По пропускной способности ЛВС классифицируются на:

— ЛВС с малой пропускной способностью (скорости передачи данных в преде­
лах до десятка мегабитов в секунду), использующие чаще всего в качестве ка­
налов связи тонкий коаксиальный кабель или витую пару;

— ЛВС со средней пропускной способностью (скорости передачи данных — не­
сколько десятков мегабитов в секунду), практикующие чаще всего в качестве
каналов связи толстый коаксиальный кабель или экранированную витую пару;

— ЛВС с большой пропускной способностью (скорости передачи данных состав­
ляют сотни и даже тысячи мегабитов в секунду), задействующие в большин­
стве в качестве каналов связи волоконно-оптические кабели.

По топологии ЛВС делятся на шинные, петлевые, радиальные, полносвязные, иерархические и смешанные.

По типам используемых компьютеров среди них можно выделить однородные и неоднородные. В однородных ЛВС используются одинаковые типы компьюте­ров, имеющие одинаковые операционные системы и однотипный состав абонент­ских средств. В однородных сетях значительно проще выполнять многие распре­деленные информационные процедуры (в качестве классического примера можно назвать организацию и использование распределенных баз данных).

По организации управления ЛВС делятся на:

— ЛВС с централизованным управлением;

— ЛВС с децентрализованным управлением.

На этих классах ЛВС остановимся немного подробнее.

В ЛВС наиболее важными (видимыми) для пользователя являются два струк­турно-функциональных звена: рабочие станции и серверы. Не все ЛВС имеют в своем составе выделенные серверы, в некоторых случаях функции сервера ока­зываются как бы распределенными между рабочими станциями сети. С этой точ­ки зрения и можно говорить о двух типах ЛВС в зависимости от присутствия централизованного управления.

Одноранговые локальные сети

В сетях без централизованного управления (часто их называют одноранговыми сетями— peer-to-peer) нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Функции управления сетью передаются от одной станции к другой. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям (на каждом компьютере должны быть программные средства администрирования сети). Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать за­просы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть. Пользователю сети доступны все периферийные устройства, подключен­ные к другим станциям (магнитные и оптические диски, принтеры, сканеры, плоттеры и т. д.). Но отсутствие серверов в сети не позволяет администратору централизованно управлять ресурсами. Каждый компьютер, включенный в одно­ранговую сеть, имеет свои собственные сетевые программные средства, а необхо­димость прямого взаимодействия компьютеров друг с другом по мере расшире­ния системы приводит к слишком большому количеству связей между рабочими станциями. Эффективно управлять такой системой практически невозможно.

Достоинства одноранговых сетей:

Недостатки одноранговых сетей:

— возможность подключения небольшого числа рабочих станций (не более 10);

— сложность управления сетью;

— трудности обновления и изменения программного обеспечения станций;

— сложность обеспечения защиты информации.

Одноранговые сети создаются на базе таких сетевых операционных систем, как Artisoft LANtastic, Novell NetWare Lite, оболочки MS Windows for Workgroups.

Серверные локальные сети

В сетях с централизованным управлением (часто их называют двухранговымиили серверными сетями) один из компьютеров (сервер) реализует процедуры, предназначенные для использования всеми рабочими станциями, управляет взаимодействием рабочих станций и выполняет целый ряд сервисных функций. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения тех или иных процедур: чтение файла, поиск информации в базе данных, печать файла и т. п.

Сервер выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего использования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработ­ки в виде, удобном для пользователя. Обработка данных может быть выполнена и на сервере.

Следует отметить, что в серверных сетях клиенту непосредственно доступны ре­сурсы сети, имеющиеся только на сервере (серверах, если имеется несколько специализированных серверов). Данные и программы, хранящиеся на дисках чужих рабочих станций, могут быть доступны пользователю только через сервер или с помощью установленной в сети специальной программы доступа к ресур­сам рабочих станций.

Системы, в которых сервер выполняет только процедуры организации, хранения и выдачи клиентам нужной информации, называются системами «файл-сервер» или сетями с выделенным сервером; те же системы, в которых на сервере наряду с хранением выполняется и содержательная обработка информации, принято на­зывать системами «клиент-сервер».

В системе «клиент-сервер» сервер играет активную роль: он не просто выдает на запрос весь файл, а может предварительно обработать информацию и вы­дать клиенту результаты решения задачи или отобрать именно те записи файла, которые и интересуют клиента, в удобном для клиента представлении. Такая технология, кроме всего прочего, способствует и меньшей загрузке каналов свя­зи сети.

Клиент-серверные системы иногда подразделяют также на две группы:

— системы, в которых клиент, решая свои задачи на сервере, использует свое прикладное программное обеспечение (такие системы часто называют системами с толстым клиентом);

— системы, в которых клиент, решая свои задачи на сервере, прибегает к прикладному программному обеспечению, размещенному на сервере (такие системы обычно называют системами с тонким клиентрм); типичным примеромэтих систем являются ЛВС, где в качестве рабочих станций выступают сетевые компьютеры.

Сервер, работающий по технологии «файл-сервер», сам называется файл-серве­ром; работающий по технологии «клиент-сервер» — сервером приложений.

Достоинства серверных локальных вычислительных сетей:

— отсутствие ограничений на число рабочих станций;

— простота управления по сравнению с одноранговыми сетями;

— надежная система защиты информации.

Недостатки серверных локальных вычислительных сетей:

— высокая стоимость из-за выделения одного или нескольких компьютеров под сервер;

— зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;

— меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.

Серверные сети являются весьма распространенными; примеры сетевых опера­ционных систем для таких сетей: LAN Manager (Microsoft), Token Ring (IBM) и NetWare (Novell).

Типы компьютерных сетей

Единой системы, которой удовлетворяют все компьютерные сети не существует. Для классификации выделяют специфические характеристики, которые позволяют разделить сети на отдельные типы.

В качестве идентификационных оснований выделяются следующие параметры:

• область обслуживания (размер) сети;
• способ хранения данных;
• способ управления ресурсами;
• способ организации сети;
• тип используемых сетевых устройств;
• тип среды передачи данных, используемый для подключения устройств.

Размер компьютерных сетей является важнейшим классификационным параметром поскольку определяет применяемые сетевые технологии. Рассмотрим классификацию сетей на основе данного фактора.

Персональная сеть (Personal Area Network, PAN) позволяет устройствам обмениваться данными на небольших расстояниях. PAN объединяет такие устройства как мыши, клавиатуры, принтеры, смартфоны, планшеты и т. п. Наиболее распространенной технологий подключения является Bluetooth (технология получила название в честь короля викингов Харальда I Синезубого, объединившего народы на территории современных Дании и Сконе).

PAN также может быть создана с помощью других технологий, позволяющих обмениваться данными на малых расстояниях (например, RFID — Radio Frequency IDentification — способ автоматической идентификации объектов при котором данные, хранящиеся в транспондерах, или RFID-метках считываются с помощью радиосигналов).

Локальная сеть (Local Area Network, LAN) – это компьютерная сеть, которая, как правило, покрывает небольшую территорию, располагаясь в одном или нескольких зданиях.

Термин «локальная» в данном контексте относится к совместному локальному управлению (не означает обязательную физическую близость компонентов друг к другу). Локальной может быть домашняя сеть, объединение компьютеров и других устройств малого офиса или крупного предприятия.

В LAN широко используются проводные соединения, большинство из которых выполняется с помощью медных проводов, а некоторые — оптоволоконных. Обычно, проводные сети работают на скоростях от 100 Мбит/с до 1 Гбит/с. Более современные LAN могут работать со скоростью 10 Гбит/с. Наиболее распространенным стандартом проводного соединения является стандарт IEEE 802.3, обычно называемый Ethernet.

В локальных сетях наряду с проводными технологиями широко используются беспроводные соединения по стандарту IEEE 802.11, более известным как Wi-Fi. Беспроводные сети Wi-Fi работают на скоростях от нескольких до сотней мегабит в секунду.

Муниципальные сети (metropolitan area network, MAN) объединяют компьютеры в пределах города. В качестве примера можно рассмотреть систему кабельного телевидения, в которой, благодаря определенным изменениям, появилась возможность передачи цифровых данных и, со временем, система превратилась в муниципальную компьютерную сеть.

Глобальная сеть (Wide Area Network, WAN) охватывает значительные территории, соединяет локальные сети, которые могут располагаться в географически удаленных областях. Глобальная сеть похожа на большую проводную локальную компьютерную сеть, но существуют важные различия:

Параметры компьютерных сетей

Все параметры компьютерной сети можно разделить на три группы (см. рис. 1.50):

1) структурные параметры, описывающие состав и структуру сети;

• 2) функциональные параметры, описывающие стратегию управления передачей данных в компьютерной сети и стратегию управления обработкой данных в узлах;
• 3) нагрузочные параметры, описывающие взаимодействие сети с внешней средой, то есть нагрузку, создаваемую в сети решаемыми прикладными задачами и передаваемыми в вычислительной сети данными.

В качестве структурных параметров компьютерных сетей используются:

• • количество узлов, входящих в состав сети, и их взаимосвязь (топология сети);
• • типы узлов, состав и количество оборудования (ЭВМ и сетевых устройств);
• • технические данные устройств (производительность ВС и сетевых устройств — маршрутизаторов и коммутаторов, пропускные способности каналов связи и т.п.).

К функциональным параметрам компьютерных сетей относятся:

• • способ коммутации;
• • метод доступа к каналу связи;
• • алгоритм выбора маршрута передачи данных в сети;
• • распределение прикладных задач по узлам сети;
• • режим функционирования ВС;
• • последовательность выполнения прикладных задач в ВС;
• • приоритеты задач и т.д.

В качестве нагрузочных параметров компьютерных сетей могут использоваться:

Физическое разделение

Как правило, физический сегмент сети ограничен сетевым устройством, обеспечивающим соединение узлов сегмента с остальной сетью:

• Мосты или коммутаторы (2-й уровень в модели OSI);
• Маршрутизаторы (3-й уровень в модели OSI).
• Физический сегмент сети является домен коллизии. Устройства, работающие на первом уровне модели OSI (повторители или концентраторы), домен коллизий не ограничивают.

Как локальные компьютерные сети упрощают ведение бизнеса

Локальные вычислительные сети являются фундаментом IT-структуры любой организации. Они позволяют оптимизировать бизнес-процессы компании и служат для совместного использования:

• Ресурсов – это печать документов с любого ПК на одном принтере, использование одного DVD-дисковода, плоттера и других периферийных устройств;
• Информации – становится возможным просмотр и редактирование данных, находящихся на других компьютерах несколькими пользователями;
• Программного обеспечения – в случае, если программа является сетевой, ее использование возможно для всех пользователей несмотря на то, на чьем компьютере она находится.

Объединение всей компьютерной техники предприятия в единую локальную сеть открывает перед пользователями ряд новых возможностей, недоступных для отдельных ПК. Причем это не сложение, а скорее, умножение преимуществ, что благоприятно сказывается на эффективности работы в целом. Если Вы задумались о создании локальной компьютерной сети, но по каким-то причинам не хотите вникать в тонкости ее организации, обратитесь к нашим специалистам по телефону (посмотреть). Закажите бесплатную консультацию, и наш менеджер поможет подобрать наиболее оптимальный вариант ЛВС именно для Вашей компании.