Има различни типове мрежи според начина, по който се управляват. Метод за управление на мрежата. Среди за предаване на данни, техните характеристики

В зависимост от мащабируемостта на мрежата ще зависи от това как ще се управлява мрежата в дадено предприятие. Има няколко метода за контрол. Местен компютърни мрежиВъз основа на метода на управление те се разделят на две подгрупи: peer-to-peer и йерархични (многостепенни) мрежи.

Peer-to-peer мрежи

В peer-to-peer мрежа всички компютри имат равни права: няма йерархия между компютрите и няма специален сървър. Обикновено всеки компютър функционира и като клиент, и като сървър; с други думи, няма отделен компютър, отговорен за администрирането на цялата мрежа. Всички потребители самостоятелно решават кои данни от своя компютър да направят публично достъпни в мрежата.

Peer-to-peer мрежите се наричат още работни групи. Работна групаТова е малък екип, така че peer-to-peer мрежите най-често съдържат не повече от 30 компютъра. Peer-to-peer мрежите са относително прости.

Тъй като всеки компютър е едновременно клиент и сървър, няма нужда от мощен централен сървър или други компоненти, необходими за по-сложни мрежи.

Peer-to-peer мрежите обикновено са по-евтини от мрежите, базирани на сървъри, но изискват по-мощни (и по-скъпи) компютри. В peer-to-peer мрежа изискванията за производителност и сигурност за мрежата софтуер, като правило, по-ниски, отколкото в мрежи със специален сървър.

Фигура 5. Peer-to-peer мрежа

Йерархични мрежи

Йерархичните мрежи имат един или повече сървъри, които съхраняват информация, споделена от различни потребители. За да се повиши надеждността на съхранението на информация, на сървъра могат да се инсталират два диска, работещи паралелно и дублиращи се един друг,

Освен това, ако един от тях се повреди, другият се включва автоматично. В зависимост от начина на използване на сървъра в йерархичните мрежи се разграничават следните видове сървъри:

Файлов сървър. В този случай споделените файлове и/или споделените програми се намират на сървъра. Един пример за използване на файлов сървър е хостването на програми на MS Office на него. В този случай само малка (клиентска) част от тези програми се намират на работни станции, изискващи незначителни ресурси. Програмите, които позволяват този режим на работа, се наричат програми с възможност за инсталиране в мрежа.

Сървър за база данни. В този случай сървърът хоства база данни (например Consultant Plus, Garant, Bank Client Accounts и др.). Базата данни на сървъра може да се попълва от различни работни станции и/или да предоставя информация при заявки от работната станция.

Клиентите на Йерархичната мрежа могат да използват следните операционни системи: Windows XP, Windows Vista, Windows 7; сървърите изискват специални сървърни версии на операционни системи.

Фигура 6. Йерархична мрежа

В нашата център за услугище се използва йерархична мрежа. За нашия случай това е най-подходящият вариант. За да предотвратим превръщането на мрежата ни в информационно сметище, както и за повишаване на надеждността на съхранението на информация, е необходимо да имаме няколко сървъра. IN в такъв случай файлов сървър, интернет сървър и сървър на база данни. Сървърът ще хоства MS Office, 1C и други програми, а работните станции ще съдържат само малка (клиентска) част от тези програми, изискващи малко ресурси. Също така е необходимо всеки потребител да разпредели правата си в локалната мрежа.

Тези модели определят взаимодействието на компютрите в локална мрежа. В peer-to-peer мрежа всички компютри имат равни права помежду си. В този случай цялата информация в системата се разпределя между отделни компютри. Всеки потребител може да разреши или откаже достъп до данни, съхранявани на неговия компютър.

Работната група е независимо решение за организиране на компютърна мрежа за малък брой компютри, която има peer-to-peer архитектура и процесът на удостоверяване, при който се извършва на базата на локална база данни, съхранявана на всеки от компютрите в работна група

В peer-to-peer мрежа потребител, който работи на всеки компютър, има достъп до ресурсите на всички други компютри в мрежата. Например, седейки на един компютър, можете да редактирате файлове, намиращи се на друг компютър, да ги отпечатате на принтер, свързан към трети, и да стартирате програми на четвърти.

Предимствата на този модел на организиране на LAN включват лекота на внедряване и спестяване на материални ресурси, тъй като няма нужда да купувате скъп сървър.

Въпреки лекотата на изпълнение, този моделима редица недостатъци:

1. Ниска производителност с голям брой свързани компютри;
2. Липса на единна информационна база;
3. Отсъствие единна системаинформационна сигурност;
4. Зависимост на наличието на информация в системата от състоянието на компютъра, т.е. Ако компютърът е изключен, цялата информация, съхранена на него, ще бъде недостъпна.

Активна директория

Активна директорияпозволява на администраторите да управляват всички декларирани ресурси от едно работно място: файлове, периферни устройства, бази данни, връзки към сървъри, достъп до мрежата, потребители, услуги.

В мрежи с внедряване на DNS е силно препоръчително да се използват основни зони, интегрирани в услугата за директория, за поддръжка на Active Directory, което осигурява следните предимства:

1. Актуализация на основния сървър и разширени функции за сигурност, базирани на възможностите на Active Directory.
2. Репликацията и синхронизирането на зони с нови домейн контролери става автоматично всеки път, когато се добави нов контролер към Активен домейнСправочник.
3. Като съхранявате базите данни на DNS зони в Active Directory, можете да рационализирате репликацията на база данни във вашата мрежа.
4. Репликацията на директория е по-бърза и по-ефективна от стандартната DNS репликация.

Тъй като репликацията на Active Directory се извършва на ниво индивидуално свойство, се разпространяват само необходимите промени. Зоните, интегрирани в услугите на директорията, обаче използват и изпращат по-малко данни.

Предимствата на този модел включват:

1. Висока скорост на мрежата;
2. Наличие на единна информационна база;
3. Наличие на единна система за сигурност.

Този модел обаче има и недостатъци. Основният недостатък е, че разходите за създаване на мрежа клиент-сървър са значително по-високи поради необходимостта от закупуване на специален сървър. Друг недостатък е наличието на допълнителна нужда от обслужващ персонал - мрежов администратор.

За тази организация е избрана локална мрежа на базата на модел клиент-сървър. Сървърът в тази организация ще бъде представен под формата на компютър от клас № 2, до който ще има достъп само ръководният персонал на интернет кафето. Сървърът ще бъде поставен в специален компютърен шкаф за защита.

LAN класификация

Локалните мрежи могат да бъдат класифицирани според:

ниво на управление;
предназначение;
хомогенност;
административни отношения между компютри;
топология;
архитектура.

Следните локални мрежи се разграничават по ниво на управление: :

LAN за работни групи, които се състоят от няколко компютъра, работещи под един операционна система. В такава локална мрежа, като правило, има няколко специализирани сървъра: файлов сървър, сървър за печат;
LAN на структурни звена (отдели). Тези локални мрежи съдържат няколко десетки персонални компютри и сървъри като: файлов сървър, сървър за печат, сървър на база данни;
LAN на предприятия (фирми). Тези локални мрежи могат да съдържат над 100 компютъра и сървъри като: файлов сървър, сървър за печат, сървър на база данни, сървър за електронна поща и други сървъри.

Според предназначението си мрежите се делят на :

Компютърни мрежи, проектирани за изчислителна работа;
информационни и компютърни мрежи, които са предназначени както за извършване на сетълмент работа, така и за предоставяне на информационни ресурси;
информационно-съветнически, които на базата на обработка на данни генерират информация в подкрепа на вземането на решения;
информационно-контролни мрежи, които са предназначени за управление на обекти на базата на обработка на информация.

Могат да се разграничат видовете използвани компютри:

хомогенни мрежи, които съдържат един и същи тип компютри и системен софтуер;
хетерогенни мрежи, които съдържат различни видове компютри и системен софтуер.

Според административните взаимоотношения между компютрите можем да различим:

LAN с централизирано управление (със специализирани сървъри);
LAN мрежи без централизиран контрол (децентрализирани) или peer-to-peer (едно ниво) мрежи.

В локални мрежи с централизирано управление сървърът осигурява взаимодействието между работните станции, изпълнява функциите за съхраняване на публични данни, организира достъпа до тези данни и ги предава на клиента. Клиентът обработва получените данни и предоставя резултатите от обработката на потребителя. Трябва да се отбележи, че обработката на данни може да се извършва и на сървъра.

Локалните мрежи с централизирано управление, в които сървърът е предназначен само за съхраняване и издаване на информация на клиенти при заявка, се наричат мрежи със специален файлов сървър. Системи, в които сървърът, освен че съхранява информация, също и обработва информация, се наричат системи "клиент-сървър".

Трябва да се отбележи, че в сървърните локални мрежи само сървърните ресурси са директно достъпни за клиента. Но работните станции, които са част от централно управлявана LAN, могат едновременно да организират помежду си peer-to-peer локална мрежа с всички нейни възможности.

софтуер, ръководител работаЦентрално контролираната LAN се състои от две части:

мрежова операционна система, инсталирана на сървъра;
софтуер на работна станция, който е набор от програми, работещи под операционната система, която е инсталирана на работната станция. В същото време различни операционни системи могат да бъдат инсталирани на различни работни станции в една и съща мрежа.

В големите йерархични локални мрежи UNIX и LINUX се използват като мрежови операционни системи, които са по-надеждни. За средно големи локални мрежи най-популярната мрежова ОС е Windows 2008 Server.

В зависимост от начина на използване на сървъра в йерархичните мрежи се разграничават следните видове сървъри:

Файлов сървър. В този случай споделените файлове и/или споделените програми се намират на сървъра.
Сървър за база данни. Сървърът хоства мрежова база данни.
Сървър за печат. Към компютъра е свързан доста мощен принтер, на който може да се отпечатва информация от няколко работни станции наведнъж.
Пощенски сървър. Сървърът съхранява информация, изпратена и получена както през локална мрежа.

Предимства:

по-висока скорост на обработка на данни;
разполага с надеждна система за защита на информацията и осигуряване на секретност;
по-лесен за управление в сравнение с мрежите peer-to-peer.

недостатъци:

мрежата е по-скъпа поради специален сървър;
по-малко гъвкав в сравнение с peer-to-peer мрежа.

Всички компютри в локалната мрежа са свързани чрез комуникационни линии. Геометрично местоположение на комуникационните линии спрямо мрежовите възли и физическа връзкавъзли към мрежата се нарича физическа топология. В зависимост от топологията се разграничават мрежи: шина, пръстен, звезда, йерархична и произволна структура.

Има физически и логически топологии. Логическата и физическата мрежова топология са независими една от друга. Физическата топология е геометрията на мрежата, а логическата топология определя посоките на потоците от данни между мрежовите възли и методите за предаване на данни.

Всички съществуващи конфигурации могат да бъдат разделени на два основни класа: излъчване и серийни.

В случай на конфигурация на излъчвана LAN, сигналите, предавани от едно устройство, свързващо се с физическата среда, се възприемат от всички останали. В излъчваща LAN само една станция може да работи по всяко време. Всички работни станции могат да комуникират директно с всяка работна станция в мрежата.

За да се изгради конфигурация за излъчване, е необходимо да се използват относително мощни приемници и предаватели. Следователно е необходимо да се ограничи дължината на кабелните сегменти и броя на връзките. Ако границите са превишени, се използва аналогов усилвател или цифров повторител. В допълнение, средствата за свързване към физическата среда са избрани така, че да не причиняват значително затихване на сигнала.

Основните видове излъчващи топологии "шина", "дърво" и "звезда" са показани на диаграмите (Фигура 3).

Фигура 3 - Типове излъчващи топологии:

а) „гума“; б) „дърво“; в) "звезда"

В случай на последователна LAN конфигурация, всяко устройство, свързано към физическата среда, предава информация само на едно устройство. В същото време изискванията към предавателите и приемниците са намалени, тъй като всички станции участват активно в предаването.

Основните типове последователни топологии: „пръстен“, „верига“, „снежинка“ и „мрежа“ са показани на диаграмата (Фигура 4).

Фигура 4 - Типове последователни топологии "пръстен", "верига", "снежинка" и "мрежа"

Помислете за следните физически топологии:

физически „автобус“ (автобус);
физическа „звезда“ (звезда);
физически “пръстен” (пръстен);

Шинова топология

лесно свързване на нов компютър;
има възможност за централизирано управление;
Мрежата е устойчива на повреди на отделни компютри и на прекъсвания във връзката на отделни компютри.

Недостатъци на мрежите със звездна топология:

повредата на хъба засяга работата на цялата мрежа;
висока консумация на кабел;

Топология на пръстена

В мрежа с пръстеновидна топология всички възли са свързани чрез комуникационни канали в непрекъснат пръстен (не непременно кръг), през който се предават данни. Изходът на един компютър е свързан към входа на друг компютър. След като са започнали движението от една точка, данните в крайна сметка завършват в началото си. Данните в пръстен винаги се движат в една и съща посока.

Получаващата работна станция разпознава и получава само адресираното до нея съобщение. Мрежа с топология на физически пръстен използва токен за достъп, който дава на станцията правото да използва пръстена в определен ред. Логическата топология на тази мрежа е логически пръстен.

Тази мрежа е много лесна за създаване и конфигуриране. Основният недостатък на мрежите с пръстеновидна топология е, че повредата на комуникационната линия на едно място или повредата на компютъра води до неработоспособност на цялата мрежа.

По правило топологията "пръстен" не се използва в чист вид поради нейната ненадеждност, така че на практика се използват различни модификации на топологията на пръстена.

Като цяло ИТ инфраструктурата на различните предприятия може да се разграничи по:

мащаб;
състав на компонентите;
ниво на оборудване и др.

Въз основа на това, отделни видовеИТ инфраструктурите могат да бъдат представени под формата на основни конфигурации, които са показани на фигури 5, 6 и 7.

Фигура 5 - Малък локалната мрежа.

Малка локална мрежа. Обикновено се състои от 1-3 сървъра, мрежови комутатори, 5-30 работни места.

Фигура 6 - Локална мрежа и телефонна мрежа с MiniPBX.

Локална мрежа и телефонна мрежа с MiniPBX. Включва всички компоненти на „малка локална мрежа“ с добавяне на вътрешна MiniPBX за превключване на телефони в офиса

Фигура 7 - Локална мрежа и цифрова телефонна мрежа в няколко обекта.

Локална мрежа и цифрова телефонна мрежа в няколко обекта, обединени във виртуална частна мрежа. За IP телефония се използва локалната мрежа на организацията. Възможно е да се комбинират цифровите телефонни мрежи на подразделенията на организацията през Интернет с помощта на виртуални частни мрежи.

Нивото на обучение на специалистите, обслужващи ИТ инфраструктурата на предприятията, трябва да бъде много високо, изискващо отговорност за работата, върху която функционирането и сигурността на корпоративните компютърни мрежи.

1.1. Обща характеристика на информационните и компютърните мрежи

Краят на 20-ти век е белязан от безпрецедентен скок в развитието на глобалните информационни и комуникационни технологии - третият след откриването на канали за предаване на аудио и видео сигнали, което радикално повлиява развитието на медийната система след радиото и телевизията излъчването е измислено мрежови технологии, базиран на различен, дигитален, метод за предаване на информация, довел до образуването нова средаза разпространение на информационни потоци.

Заедно с автономна работаЗначително повишаване на ефективността на използването на компютри може да се постигне чрез комбинирането им в компютърни мрежи.

Компютърна мрежа в широкия смисъл на думата се отнася до всяка група компютри, свързани помежду си чрез комуникационни канали за предаване на данни..

Има няколко основателни причини за свързване на компютри в мрежа.

Първо, споделянето на ресурси позволява на няколко компютъра или други устройства да споделят достъп до отделен диск (файлов сървър), CD-ROM устройство, лентово устройство, принтери, плотери, скенери и друго оборудване, което намалява разходите на всеки отделен потребител.

ВтороВ допълнение към споделянето на скъпи периферни устройства е възможно по подобен начин да се използват мрежови версии на приложен софтуер.

трето, компютърните мрежи предоставят нови форми на взаимодействие между потребителите в един екип, например при работа по общ проект.

Четвърто, става възможно използването на общи средства за комуникация между различни приложни системи (комуникационни услуги, предаване на данни и видео, реч и др.). От особено значение е организацията на разпределената обработка на данни. В случай на централизирано съхранение на информация, процесите за осигуряване на нейната цялост, както и архивиране, са значително опростени.

1.1.1. Основни софтуерни и хардуерни компоненти на мрежата

Компютърна мрежае сложен набор от взаимосвързани и координирани софтуерни и хардуерни компоненти.

Изучаването на мрежата като цяло предполага познаване на принципите на работа на отделните й елементи:

компютри;
- комуникационно оборудване;
- операционна система;
- мрежови приложения.

Целият мрежов хардуерен и софтуерен комплекс може да бъде описан с многослоен модел. В сърцето на всяка мрежа е хардуерен слой от стандартизирани компютърни платформи, т.е. системата на крайния потребител на мрежата, която може да бъде компютър или крайно устройство (всяко входно/изходно устройство или устройство за показване на информация). Компютрите в мрежови възли понякога се наричат хост машини или просто хостове.

В момента компютри от различни класове се използват широко и успешно в мрежите - от персонални компютри до мейнфрейми и суперкомпютри. Наборът от компютри в мрежата трябва да съответства на разнообразието от задачи, решавани от мрежата.

Втори слой- Това е комуникационно оборудване. Въпреки че компютрите са централни за обработката на данни в мрежите, напоследъкКомуникационните устройства започнаха да играят също толкова важна роля.

Кабелните системи, повторителите, мостовете, комутаторите, рутерите и модулните хъбове се превърнаха от спомагателни мрежови компоненти в основни компоненти, заедно с компютрите и системния софтуер, както по отношение на тяхното въздействие върху производителността на мрежата, така и по отношение на цената. Днес комуникационното устройство може да бъде сложен, специализиран мултипроцесор, който трябва да бъде конфигуриран, оптимизиран и управляван.

Трети слой, формиране софтуерна платформамрежите са операционни системи (ОС). Ефективността на цялата мрежа зависи от това кои концепции за управление на локални и разпределени ресурси са в основата на мрежовата ОС.

Най-горният слой от мрежови инструменти са различни мрежови приложения, като мрежови бази данни, пощенски системи, инструменти за архивиране на данни, системи за автоматизация на работа в екип и др.

Важно е да разберете диапазона от възможности, които приложенията предоставят за различни приложения и доколко те са съвместими с други мрежови приложения и операционни системи.

Канали за предаване на данни през компютърни мрежи. За да могат компютрите да комуникират помежду си в мрежа, те трябва да бъдат свързани помежду си чрез някаква физическа среда за предаване.

Основни видове преносни средиизползвани в компютърните мрежи са:

Аналогови обществени телефонни канали;
- цифрови канали;
- теснолентови и широколентови кабелни канали;
- радио канали и сателитни каналикомуникации;
- оптични комуникационни канали.

Аналогови комуникационни каналибяха първите използвани за предаване на данни в компютърни мрежи и направиха възможно използването на вече развитите тогава обществени телефонни мрежи.

Предаването на данни по аналогови канали може да се извърши по два начина.

При първи методтелефонни канали (един или два чифта проводници) чрез телефонни централи физически свързват две устройства, които изпълняват комуникационни функции с компютри, свързани към тях. Такива връзки се наричат специални линииили директни връзки.

Втори начин– това е установяване на връзка чрез набиране на телефонен номер (с помощта на комутирани линии).

Качеството на предаване на данни по специални канали обикновено е по-високо и връзката се установява по-бързо. В допълнение, всеки специален канал изисква собствено комуникационно устройство (въпреки че има и многоканални комуникационни устройства), а при комутируема комуникация едно комуникационно устройство може да се използва за комуникация с други възли.

Цифрови комуникационни канали. Успоредно с използването на аналогови телефонни мрежи за взаимодействие компютър-компютър, започнаха методи за предаване на данни в дискретна (цифрова) форма по ненатоварени телефонни канали (т.е. телефонни канали, към които не се подава електрическото напрежение, използвано в телефонната мрежа). развивам, разработвам - цифрови канали.

Трябва да се отбележи, че наред с дискретните данни по цифров канал може да се предава и аналогова информация (глас, видео, факс и др.), преобразувана в цифрова форма.

Повечето високи скоростина къси разстояния може да се получи чрез използване на специално усукана двойка проводници (за да се избегне взаимодействието между съседни проводници), т.нар. усукана двойка(TR – усукана двойка).

Кабелни канали или коаксиални двойкиТе представляват два цилиндрични проводника на една и съща ос, разделени от диелектрично покритие. Единият тип коаксиален кабел (със съпротивление 50 ома) се използва предимно за предаване на теснолентови цифрови сигнали, другият тип кабел (със съпротивление 75 ома) се използва за предаване на широколентови аналогови и цифрови сигнали. Теснолентови и широколентови кабели, които директно свързват комуникационното оборудване помежду си, ви позволяват да обменяте данни с високи скорости (до няколко мегабита/сек) в аналогов или цифров вид
форма.

Радио канали и сателитни комуникационни канали. Използването на радиовълни с различни честоти в компютърните мрежи като предавателна среда е рентабилно както за комуникация на дълги и свръхдалечни разстояния (чрез сателити), така и за комуникация с труднодостъпни, мобилни или временно използвани обекти.

Честотите, на които работят радиомрежите в чужбина, обикновено използват диапазона 2-40 GHz (особено диапазона 4-6 GHz). Възлите в една радиомрежа могат да бъдат разположени (в зависимост от използваното оборудване) на разстояние до 100 km един от друг.

Сателитите обикновено съдържат множество усилватели (или транспондери), всеки от които приема сигнали в даден честотен диапазон (обикновено 6 или 14 GHz) и ги регенерира в различен честотен диапазон (например 4 или 12 GHz). За предаване на данни обикновено се използват геостационарни спътници, поставени в екваториална орбита на височина 36 000 km. Това разстояние дава значително забавяне на сигнала (средно 270 ms), за което се използват специални методи за компенсиране.

В допълнение към обмена на данни в радиообхвата, напоследък той се използва за комуникация на къси разстояния (обикновено в рамките на една стая). инфрачервено лъчение.

IN оптични комуникационни каналиИзползва се познатото от физиката явление пълно вътрешно отражение на светлината, което прави възможно предаването на светлинни потоци вътре в оптичния кабел на големи разстояния практически без загуби. Като източници на светлина в оптичния кабел се използват светодиоди (LED) или светодиоди. лазерни диоди, а фотоклетките се използват като приемници.

Оптичните комуникационни канали, въпреки по-високата им цена в сравнение с други видове комуникация, стават все по-широко разпространени не само за комуникации на къси разстояния, но и във вътрешноградски и междуградски райони.

В компютърните мрежи могат да се използват три технологии за пренос на данни между мрежови възли: комутация на вериги, комутация на съобщения и комутация на пакети.

Превключване на веригатапредоставени телефонна мрежаза обща употреба позволява с помощта на комутатори да се установи директна връзка между мрежовите възли.

При превключване на съобщенияустройства, наречени комутатори и направени на базата на универсални или специализирани компютри, ви позволяват да натрупвате (буферирате) съобщения и да ги изпращате в съответствие с дадена приоритетна система и принципи на маршрутизиране към други мрежови възли. Използването на превключване на съобщения може да увеличи времето за доставка на съобщения в сравнение с превключването на вериги, но изглажда мрежовите пикове и подобрява оцеляването на мрежата.

При комутация на пакетипотребителските данни са разделени на по-малки части - пакети, като всеки пакет съдържа служебни полета и поле за данни. Има два основни метода за предаване на данни по време на комутация на пакети: виртуален канал, когато се установява и поддържа връзка между възлите, сякаш през специален канал (въпреки че всъщност физическият канал за предаване на данни е разделен между няколко потребители) и режим на дейтаграма, когато всеки пакет от набор от пакети, съдържащи потребителски данни, се предава между възли независимо един от друг. Извиква се и първият метод на свързване контактен режим(режим на свързване), втори – безконтактен(режим без връзка).

1.1.2. Класификация на компютърните мрежи

Комбинирането на обсъдените по-горе компоненти в мрежа може да се извърши по различни начини и средства. Въз основа на състава на техните компоненти, методите на тяхното свързване, обхвата на използване и други характеристики, мрежите могат да бъдат разделени на класове по такъв начин, че принадлежността на описаната мрежа към определен клас може достатъчно пълно да характеризира свойствата и качествените параметри на мрежата.

Въпреки това, този вид класификация на мрежите е доста произволна. Най-разпространеното днес е разделението на компютърните мрежи по териториално разположение.

Въз основа на тази характеристика мрежите се разделят на три основни класа:

LAN – локални мрежи;
MAN – Метрополитни мрежи.
WAN – глобални мрежи (Wide Area Networks);

Локална мрежа (LAN)е комуникационна система, която поддържа в рамките на сграда или друга ограничена зона един или повече високоскоростни канала за предаване на цифрова информация, предоставена на свързани устройства за краткотрайна изключителна употреба. Областите, обхванати от лекарството, могат да варират значително.

Дължината на комуникационните линии за някои мрежи може да бъде не повече от 1000 m, докато други мрежи могат да обслужват цял град. Обслужваните зони могат да бъдат фабрики, кораби, самолети, както и институции, университети и колежи. Обикновено се използва като среда за предаване коаксиални кабели, въпреки че мрежите с усукана двойка и оптичните влакна стават все по-широко разпространени, а напоследък бързо се развива и технологията на безжичните локални мрежи, която използва един от трите вида излъчване: широколентови радиосигнали, микровълново излъчване с ниска мощност (микровълново излъчване) и инфрачервени лъчи.

Къси разстояниямежду мрежовите възли, използваната среда за предаване и свързаната с това ниска вероятност за грешки в предаваните данни позволяват поддържането на високи скорости на обмен - от 1 Mbit/s до 100 Mbit/s (в момента вече има индустриални дизайни на LAN мрежи със скорости от порядъка на 1 Gbit/s).

Градски мрежи, като правило, покриват група сгради и се изпълняват на оптични или широколентови кабели. По своите характеристики те са междинни между локалните и глобалните мрежи. Напоследък във връзка с полагането на високоскоростни и надеждни оптични кабели в градски и междуградски райони и нови обещаващи мрежови протоколи, например ATM (Asynchronous Transfer Mode), които в бъдеще могат да се използват както в локален, така и в глобален режим. мрежи.

Глобални мрежи, за разлика от местните, като правило покриват много по-големи територии и дори повечето региони на земното кълбо (пример е Интернет). Понастоящем аналогови или цифрови жични канали, както и сателитни комуникационни канали (обикновено за комуникация между континентите), се използват като предавателна среда в глобалните мрежи. Ограничения на скоростта на предаване (до 28,8 Kbit/s на аналогови канали и до 64 Kbit/s на потребителски секции цифрови канали) и относително ниска надеждност аналогови канали, изискващ използването на инструменти за откриване и коригиране на грешки на по-ниските нива на протоколите, значително намалява скоростта на обмен на данни в глобалните мрежи в сравнение с локалните.

Има и други класификационни характеристики на компютърните мрежи.

По зона на действиемрежите се делят на:

банкови мрежи,
- мрежи от научни институции,
- университетски мрежи;

Според формата на функциониранемогат да се разграничат:

Търговски мрежи;
- безплатни мрежи,
- корпоративни мрежи
- обществени мрежи;

По естеството на изпълняваните функциимрежите се делят на:

Изчислителни, предназначени за решаване на проблеми с управлението, базирани на изчислителна обработка на първоначална информация;
- информационни, предназначени за получаване на справочни данни по искане на потребителите; смесени, в които се реализират изчислителни и информационни функции.

По метод на контролкомпютърните мрежи се делят на:

Мрежи с децентрализирано управление;
- централизирано управление;
- смесен контрол.

В първия случай всеки компютър, който е част от мрежата, включва пълен набор от софтуерни инструменти за координиране на мрежовите операции. Мрежите от този тип са сложни и доста скъпи, тъй като операционните системи на отделните компютри са разработени с фокус върху колективен достъп до общата памет на мрежата.

В смесени мрежи, под централизиран контрол, се решават задачи с най-висок приоритет и, като правило, свързани с обработката. големи обемиинформация.

По софтуерна съвместимостима мрежи:

хомогенна;
- хомогенни (състоящи се от софтуерно съвместими компютри)
- разнородни или разнородни (ако включените в мрежата компютри са софтуерно несъвместими).

1.1.3. Локални мрежи

Съществуват два подхода за изграждане на локални мрежи и съответно два типа: мрежи клиент/сървър и мрежи тип peer-to-peer.

Мрежите клиент/сървър използват специален компютър (сървър), който хоства споделени файлове и предоставя услуги за печат на много потребители (Фигура 1).

Ориз. 1. Мрежи клиент/сървър

сървър– компютър, свързан към мрежа и предоставящ на своите потребители определени услуги.

Сървърите могат да извършват съхранение на данни, управление на бази данни, отдалечена обработка на задания, отпечатване на задания и редица други функции, от които мрежовите потребители може да се нуждаят. Сървърът е източник на мрежови ресурси. В мрежата може да има доста сървъри и всеки от тях може да обслужва собствена група потребители или да управлява определени бази данни.

Работна станция – Персонален компютър, свързан към мрежата, чрез която потребителят получава достъп до нейните ресурси. Мрежовата работна станция работи както в мрежов, така и в локален режим. Той е оборудван със собствена операционна система (MSDOS, Windows и др.) и предоставя на потребителя всички необходими инструменти за решаване на приложни проблеми. Работните станции, свързани към сървъра, се наричат клиенти. Като клиенти могат да се използват както мощни компютри за ресурсоемка обработка на електронни таблици, така и компютри с ниска мощност за проста текстообработка. За разлика от тях, мощните компютри обикновено се инсталират като сървъри. Поради необходимостта от осигуряване на едновременна обработка на заявки от голям брой клиенти и добра защитамрежови данни от неоторизиран достъп, сървърът трябва да работи със специализирана операционна система.

Примери: Novell Net Ware, Windows NT Server, IBM OS/2 Lan Server, Banyan Vines.

Peer-to-peer мрежи. Peer-to-peer мрежите не използват специални сървъри (Фигура 2).

Ориз. 2. Разположение на компютрите в peer-to-peer мрежи

В същото време, когато обслужва потребителя, компютърът в peer-to-peer мрежа може да поеме функциите на сървър, изпълнявайки задачи за печат и отговаряйки на заявки за файлове от други работни станции в мрежата. Разбира се, ако компютърът не предоставя своите дисково пространствоили вашия принтер, тогава той е само клиент по отношение на други работни станции, които изпълняват сървърни функции. Windows 95 има вградени възможности за изграждане на peer-to-peer мрежа. Ако трябва да се свържете с други peer-to-peer мрежи, Windows 95 поддържа следните мрежи:

Net Ware Lite
- Artisoft LANtastic.

1.1.4. Мрежова топология

Под топологиясе разбира като описание на свойствата на мрежата, присъщи на всички нейни хомоморфни трансформации, т.е. такива промени външен видмрежа, разстоянията между нейните елементи, техните относителни позиции, при които връзката между тези елементи не се променя.

Топологията на компютърната мрежа до голяма степен се определя от начина, по който компютрите са свързани помежду си. Топологията до голяма степен определя много важни свойства на мрежата, като надеждност (оцеляване), производителност и т.н. Има различни подходи за класифициране на мрежовите топологии. Според един от тях конфигурациите на локалната мрежа се разделят на два основни класа: излъчванеИ последователен.

IN конфигурации на излъчванеВсеки компютър (физически приемо-предавател на сигнали) предава сигнали, които могат да бъдат възприети от други компютри. Такива конфигурации включват топологии „обща шина“, „дърво“, „звезда с пасивен център“. Мрежата от тип звезда може да се разглежда като вид „дърво“, което има корен с клон към всяко свързано устройство.

IN последователни конфигурацииВсеки физически подслой предава информация само на един компютър. Примери за последователни конфигурации са: произволна (произволна връзка на компютри), йерархична, пръстен, верига, интелигентна звезда, снежинка и
друго.

Най-оптималното от гледна точка на надеждността (способността на мрежата да функционира в случай на повреда на отделни възли или комуникационни канали) е мрежова мрежа, т.е. мрежа, в която всеки мрежов възел е свързан с всички други възли, но с голям брой възли, такава мрежа изисква голям брой комуникационни канали и е трудна за изпълнение поради технически трудности и висока цена. Следователно почти всички мрежи са ненапълно свързан.

Въпреки че за даден брой възли в частична мрежа може да има голям брой опции за свързване на мрежови възли, на практика обикновено се използват трите най-широко използвани (основни) LAN топологии:

1. общ автобус;
2. пръстен;
3. звезда.

Топология на шината (фиг. 3), когато всички мрежови възли са свързани към един отворен канал, обикновено наричан шина.

Фигура 3. Топология на шината

В този случай една от машините служи като системно сервизно устройство, осигуряващо централизиран достъп до споделени файлове и бази данни, печатащи устройства и други изчислителни ресурси.

мрежи от този типпридобиха голяма популярност поради ниската си цена, високата гъвкавост и скорост на пренос на данни и лекотата на разширяване на мрежата (свързването на нови абонати към мрежата не засяга нейните основни характеристики). Недостатъците на топологията на шината включват необходимостта от използване на доста сложни протоколи и уязвимостта към физическо увреждане на кабела.

Топология на пръстена(фиг. 4), когато всички мрежови възли са свързани към един затворен пръстен канал.

Фигура 4. Топология на пръстена

Тази мрежова структура се характеризира с това, че информацията по пръстена може да се предава само в една посока и всички свързани персонални компютри могат да участват в нейното приемане и предаване. В този случай абонатът получател трябва да маркира получената информация със специален маркер, в противен случай може да се появят „загубени“ данни, които пречат на нормалната работа на мрежата.

Като последователна верижна конфигурация, пръстенът е особено уязвим към повреда: повреда на всеки кабелен сегмент води до загуба на услуга за всички потребители. Разработчиците на LAN са положили много усилия за справяне с този проблем. Защитата срещу повреда или отказ се осигурява или чрез затваряне на пръстена към обратния (излишен) път, или чрез превключване към резервен пръстен. И в двата случая общата топология на пръстена се запазва.

Звездна топология(фиг. 5), когато всички мрежови възли са свързани към един централен възел, т.нар домакинили хъб.

Фигура 5. Звездна топология

Конфигурацията може да се разглежда като по-нататъшно развитие на вкоренена дървовидна структура с клон към всяко свързано устройство. В центъра на мрежата обикновено е превключващо устройство, което осигурява жизнеспособността на системата. LAN с тази конфигурация най-често се използват в автоматизирани институционални системи за контрол, които използват централна база данни. Star LAN обикновено са по-малко надеждни от шинните или йерархичните мрежи, но този проблем може да бъде решен чрез дублиране на оборудването в централния възел. Недостатъците могат да включват и значителна консумация на кабел (понякога няколко пъти по-висока от консумацията в локални мрежи с обща шина или йерархични мрежи с подобни възможности).

Мрежите могат да имат и смесена топология ( хибрид), когато отделните части на мрежата имат различни топологии. Пример е FDDI локална мрежа, в която основната ( основен) възлите са свързани към пръстенов канал, а други възли са свързани към тях чрез йерархична топология.

1.1.5. Нива на взаимодействие между компютрите в мрежите

Има 7 нива на взаимодействие между компютрите в компютърна мрежа:

Физически;
- логичен;
- мрежа;
- транспорт;
- ниво на комуникационни сесии;
- Представител;
- ниво на приложение.

Физически слой(Physical Layer) дефинира електрическите, механичните, процедурните и функционалните спецификации и осигурява свързващия слой с установяване, поддържане и прекратяване на физически връзки между две компютърни системи, директно свързани чрез предавателна среда, като например аналогова телефонна верига, радио верига или оптична верига.

Слой за връзка с данни(Data Link Layer) контролира трансфера на данни по комуникационния канал. Основните функции на този слой са разделяне на предаваните данни на части, наречени рамки, отделяне на данни от потока от битове, предавани на физическия слой за обработка на мрежово ниво,откриване на грешки при предаване и възстановяване на неправилно ,предадени данни.

Мрежов слой(мрежов слой) осигурява комуникация между две компютърни системи в мрежа, които обменят информация помежду си. Друга функция на мрежовия слой е да маршрутизира данни (наречени пакети на този слой) в и между мрежи (интернет протокол).

Транспортен слой(Transport Layer) осигурява надеждно предаване (транспортиране) на данни между компютърни системи в мрежата за по-високи слоеве. За тази цел се използват механизми за установяване, поддържане и прекратяване на виртуални канали (аналогично на специализираните телефонни канали), откриване и коригиране на грешки при предаване и контрол на потока от данни (за да се предотврати препълване или загуба на данни).

Сесиен слой(Session Layer) осигурява установяване, поддръжка и прекратяване на комуникационна сесия за презентационния слой, както и възобновяване на необичайно прекъсната сесия.

Слой за представяне на данни(Презентационен слой) осигурява трансформиране на данни от презентацията, използвана в приложната програма на една компютърна система, към презентацията, използвана в друга компютърна система. Функциите на презентационния слой включват също преобразуване на кодове на данни, тяхното криптиране/декриптиране, както и компресиране на предаваните данни.

Приложен слой(Ниво на приложение) се различава от другите слоеве на OSI модела по това, че предоставя услуги за приложни задачи. Този слой определя наличността на задачите на приложението и комуникационните ресурси, синхронизира взаимодействащите задачи на приложението и установява споразумения относно процедурите за възстановяване на грешки и управлението на целостта на данните. Важни функции на приложния слой са управлението на мрежата, както и изпълнението на най-често срещаните задачи на системните приложения: електронна поща, споделяне на файлове и други.

Всяко ниво, за да реши своята подзадача, трябва да осигури изпълнението на дефинираните от модела функции това ниво, действия (услуги) за по-високо ниво и взаимодействат с подобно ниво в друга компютърна система.

Съответно всяко ниво на взаимодействие съответства на набор от протоколи (т.е. правила за взаимодействие).

Под протоколсе отнася до определен набор от правила, управляващи формата и процедурите за обмен на информация.

По-конкретно, той определя как се правят връзките, шумът в линията се преодолява и предаването на данни между модемите се осигурява без грешки.

Стандартът от своя страна включва общоприет протокол или набор от протоколи. Функционирането на мрежовото оборудване е невъзможно без взаимосвързани стандарти. Хармонизирането на стандартите се постига както чрез последователни технически решения, и чрез групиране на стандарти. Всяка конкретна мрежа има свой собствен основен набор от протоколи.

Комбинирането на обсъдените по-горе компоненти в мрежа може да бъде направено различни начинии означава. Въз основа на състава на техните компоненти, методите на тяхното свързване, обхвата на използване и други характеристики, мрежите могат да бъдат разделени на класове по такъв начин, че принадлежността на описаната мрежа към определен клас може достатъчно пълно да характеризира свойствата и качествените параметри на мрежата.

Въз основа на тази характеристика мрежите се разделят на три основни класа:

LAN – локални мрежи;

MAN – Метрополитни мрежи.

WAN – глобални мрежи (Wide Area Networks);

Дължината на комуникационните линии за някои мрежи може да бъде не повече от 1000 m, докато други мрежи могат да обслужват цял град. Обслужваните зони могат да бъдат фабрики, кораби, самолети, както и институции, университети и колежи. По правило коаксиалните кабели се използват като среда за предаване, въпреки че мрежите на усукани двойки и оптични влакна стават все по-широко разпространени, а напоследък бързо се развива и технологията на безжичните локални мрежи, която използва един от трите вида излъчване: широколентов радиосигнали, лъчение с ниска мощност, свръхвисоки честоти (микровълново лъчение) и инфрачервени лъчи.

Късите разстояния между мрежовите възли, използваната среда за предаване и свързаната с това ниска вероятност за грешки в предаваните данни позволяват поддържането на високи скорости на обмен - от 1 Mbit/s до 100 Mbit/s (в момента вече има индустриални дизайни на LAN мрежи със скорости от порядъка на 1 Gbit /С).

Глобални мрежи, за разлика от местните, като правило покриват много по-големи територии и дори повечето региони на земното кълбо (пример е Интернет). Понастоящем аналогови или цифрови жични канали, както и сателитни комуникационни канали (обикновено за комуникация между континентите), се използват като предавателна среда в глобалните мрежи. Ограничения на скоростта на предаване (до 28,8 Kbit/s на аналогови канали и до 64 Kbit/s на потребителски секции на цифрови канали) и относително ниската надеждност на аналоговите канали, изискващи използването на инструменти за откриване и коригиране на грешки на по-ниските нива на протоколи, значително намалява обменните данни в глобалните мрежи в сравнение с локалните.

Има и други класификационни характеристики на компютърните мрежи.

По зона на действиемрежите се делят на:

банкови мрежи,

Мрежи от научни институции,

Университетски мрежи;

Според формата на функциониранемогат да се разграничат:

Търговски мрежи;

Безплатни мрежи,

Корпоративни мрежи

Публични мрежи;

По естеството на изпълняваните функциимрежите се делят на:

Изчислителни, предназначени за решаване на проблеми с управлението, базирани на изчислителна обработка на първоначална информация;

Информационни, предназначени за получаване на справочни данни по искане на потребителите; смесени, в които се реализират изчислителни и информационни функции.

По метод на контролкомпютърните мрежи се делят на:

Мрежи с децентрализирано управление;

Централизирано управление;

Смесен контрол.

В смесените мрежи задачите, които имат най-висок приоритет и като правило са свързани с обработката на големи обеми информация, се решават под централизирано управление.

По софтуерна съвместимостима мрежи:

хомогенна;

Хомогенен (състоящ се от софтуерно съвместими компютри)

Разнородни или разнородни (ако компютрите в мрежата са софтуерно несъвместими).

Локални мрежи

Мрежи клиент/сървър

Ориз. 1.Мрежи клиент/сървър

сървър –компютър, свързан към мрежа и предоставящ на своите потребители определени услуги.

Работна станция– персонален компютър, свързан към мрежа, чрез който потребителят получава достъп до неговите ресурси.Мрежовата работна станция работи както в мрежов, така и в локален режим. Той е оборудван със собствена операционна система (MSDOS, Windows и др.) и предоставя на потребителя всички необходими инструменти за решаване на приложни проблеми. Работните станции, свързани към сървъра, се наричат клиенти. Като клиенти могат да се използват както мощни компютри за ресурсоемка обработка на електронни таблици, така и компютри с ниска мощност за проста текстообработка. За разлика от тях, мощните компютри обикновено се инсталират като сървъри. Поради необходимостта от осигуряване на едновременна обработка на заявки от голям брой клиенти и добра защита на мрежовите данни от неоторизиран достъп, сървърът трябва да работи със специализирана операционна система.

Примери: Novell Net Ware, Windows NT Server, IBM OS/2 Lan Server, Banyan Vines.

Peer-to-peer мрежи

Peer-to-peer мрежите не използват специални сървъри (Фигура 2). В същото време, когато обслужва потребителя, компютърът в peer-to-peer мрежа може да поеме функциите на сървър, изпълнявайки задачи за печат и отговаряйки на заявки за файлове от други работни станции в мрежата. Разбира се, ако компютърът не предоставя обща употребасобствено дисково пространство или собствен принтер, тогава той е само клиент по отношение на други работни станции, които изпълняват сървърни функции. Windows 95 има вградени възможности за изграждане на peer-to-peer мрежа. Ако трябва да се свържете с други peer-to-peer мрежи, Windows 95 поддържа следните мрежи:

Net Ware Lite

Artisoft LANtastic.

Ориз. 2.Разположение на компютри в peer-to-peer мрежи.

Мрежова топология

Под топологиясе разбира като описание на свойствата на мрежата, присъщи на всички нейни хомоморфни трансформации, т.е. такива промени във външния вид на мрежата, разстоянията между нейните елементи, тяхното взаимно разположение, при които връзката между тези елементи не се променя.

В конфигурации за излъчване всеки компютър (приемник/предавател) физически сигнали) предава сигнали, които могат да бъдат възприети от други компютри. Такива конфигурации включват топологии „обща шина“, „дърво“, „звезда с пасивен център“. Мрежата от тип звезда може да се разглежда като вид „дърво“, което има корен с клон към всяко свързано устройство.

При последователни конфигурации всеки физически подслой предава информация само на един компютър. Примери за последователни конфигурации са: произволна (произволна връзка на компютри), йерархична, пръстен, верига, интелигентна звезда, снежинка и
друго.

1. общ автобус;

2. пръстен;

3. звезда.

Топология на шината (фиг. 3), когато всички мрежови възли са свързани към един отворен канал, обикновено наричан шина.

Фигура 3.Шинова топология.

Мрежите от този тип придобиха голяма популярност поради ниската си цена, високата гъвкавост и скорост на пренос на данни и лекотата на разширяване на мрежата (свързването на нови абонати към мрежата не засяга основните й характеристики). Недостатъците на топологията на шината включват необходимостта от използване на доста сложни протоколи и уязвимостта към тях физическо уврежданекабел.

Топология на пръстена (фиг. 4),когато всички мрежови възли са свързани към един затворен пръстен канал .

Фигура 4.Топология на пръстена.

Звездна топология (фиг. 5), когато всички мрежови възли се свързват към един централен възел, наречен хост ( домакин) или хъб ( хъб).

Фигура 5.Звездна топология.

Мрежите могат да имат и смесена топология ( хибрид), когато отделните части на мрежата имат различни топологии. Пример е локална FDDI мрежа, в която основните (backbone) възли са свързани към пръстенов канал, а останалите възли са свързани към тях чрез йерархична топология.