Повторение основных понятий сетевых технологий, классификация сетей

Лекция 1. Введение. Повторение основных понятий сетевых технологий, классификация сетей.

План  лекции:

1. Познакомится, составить список студентов
2. Опросить на предмет работы,  сетей, сервисов
3. Опрос остаточных знаний по сетям
4. Классификации проводные и беспроводные сети, иерархия по скорости передачи данных в сети, классификация по территориальному распространению, понятия одноранговых и иерархических сетей, архитектура файл-сервера и клиент-сервер.

Классификация компьютерных сетей

Компьютерная  сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи между двумя или более компьютерами и/или компьютерным оборудованием (серверы, принтеры, факсы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов или электромагнитного излучения.

Искусственные и реальные сети

По способу  организации сети подразделяются на реальные и искусственные. Искусственные  сети (псевдосети) позволяют связывать  компьютеры вместе через последовательные или параллельные порты и не нуждаются в дополнительных устройствах. Иногда связь в такой сети называют связью по нуль-модему (не используется модем). Само соединение называют нуль-модемным. Искусственные сети используются когда необходимо перекачать информацию с одного компьютера на другой. MS-DOS и windows снабжены специальными программами для реализации нуль-модемного соединения. Основной недостаток - низкая скорость передачи данных и возможность соединения только двух компьютеров. Реальные сети позволяют связывать компьютеры с помощью специальных устройств коммутации и физической среда передачи данных.

Основной  недостаток - необходимость в дополнительных устройствах.

Все многообразие компьютерных сетей можно  классифицировать по группе признаков:

1) Территориальная  распространенность;

2) Ведомственная  принадлежность;

3) Скорость  передачи информации;

4) Тип  среды передачи;

5) Топология;

6) Организация  взаимодействия компьютеров.

По территориальной  распространенности

По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, и региональными.

Локальные - это сети, локализованные в пределах одного или группы зданий.

Региональные - расположенные  на территории города или области

Глобальные на территории государства или группы государств, например, всемирная сеть Internet.

Термин "корпоративная сеть" также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой  сети непосредственно связана с  их профессиональной деятельностью. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.

Ведомственная принадлежность

По принадлежности различают  ведомственные и государственные  сети.

Ведомственные принадлежат  одной организации и располагаются  на ее территории.

Государственные сети - сети, используемые в государственных структурах.

По скорости передачи

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.

• низкоскоростные (10 Мбит/с),
• среднескоростные (до 100 Мбит/с),
• высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

На  данный момент используют сетевые интерфейсы до 10 Гбит/с

Однако общая  пропускная способность сети считается  по самому «узкому» месту в сети, эффект «последней мили».

 

По  типу среды передачи

По типу среды  передачи сети разделяются на:

• проводные –коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные
• беспроводные - с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.

Топологии компьютерных сетей

Способ  соединения компьютеров в сеть называется её топологией

Узел  сети представляет собой компьютер, либо коммутирующее устройство сети.

Ветвь сети - это путь, соединяющий два смежных узла.

Узлы сети бывают трёх типов:

оконечный узел - расположен в конце только одной ветви;

промежуточный узел - расположен на концах более чем одной ветви;

смежный узел - такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов.

По  типу сетевой топологии

• Шина
• Звезда
• Кольцо
• Решётка
• Смешанная топология
• Полносвязная топология

Помимо  стандартных, уже известных студентам  топологи поясним:

Решётка — понятие из теории организации компьютерных сетей. Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси.

Одномерная  «решётка» — это цепь, соединяющая два внешних узла (имеющие лишь одного соседа) через некоторое количество внутренних (у которых по два соседа — слева и справа). Соединив оба внешних узла, получается топология «кольцо». Двух- и трехмерные решетки используются в архитектуре суперкомпьютеров.

Решетка — самая  тяжело реализуемая топология сети. Она представляет собой несколько  соединенных между собой коммутаторов соединённых несколькими ISL линками  для повышения надёжности структуры. В таком случае, при выходе из строя одного ISL соединения, коммутатор автоматически перенаправляет данные через альтернативный путь ISL.

Рис. 3: Решетка (Meshed Fabric)

Смешанная топология — топология преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связаные фрагменты (подсети), имеющие типовою топологию, поэтому их называют сетями со смешаной топологией.

Полносвязная  топология — топология компьютерной сети , в которой каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту. Для каждой пары должна быть выделена независимая линия, каждый компьютер должен иметь столько коммуникационных портов сколлько компьютеров в сети. По этим причинам сеть может иметь только сравнительно небольшие конечные размеры. Чаще всего эта топология используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при малом количестве рабочих станций.

Одноранговые  и иерархические сети

С точки зрения организации взаимодействия компьютеров, сети делят на одноранговые и с выделенным сервером.

Одноранговые  сети

Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой  пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере.

Одноранговые  сети могут быть организованы с помощью таких операционных систем, как windows'3.11, Novell Netware Lite. Указанные программы работают как с DOS, так и с windows. Одноранговые сети могут быть организованы также на базе всех современных 32-разрядных операционных систем - windows 9x\ME\2k, windows NT workstation версии, OS/2) и некоторых других.

Достоинства одноранговых сетей:

1. Наиболее просты  в установке и эксплуатации.

2. Операционные  системы DOS и windows обладают всеми  необходимыми функциями, позволяющими  строить одноранговую сеть.

Недостатки:

В условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты информации. Поэтому такой  способ организации сети используется для сетей с небольшим количеством  компьютеров и там, где вопрос защиты данных не является принципиальным.

Иерархические сети

В иерархической  сети при установке сети заранее  выделяются один или несколько компьютеров, управляющих обменом данных по сети и распределением ресурсов. Такой  компьютер называют сервером.

Любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера  называют клиентом сети или рабочей станцией.

Сервер в  иерархических сетях - это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети иногда называются сетями с выделенным сервером.

Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими  параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с и более).

Иерархическая модель сети является наиболее предпочтительной, так как позволяет создать наиболее устойчивую структуру сети и более рационально распределить ресурсы.

Также достоинством иерархической сети является более  высокий уровень защиты данных.

К недостаткам  иерархической сети, по сравнению с одноранговыми сетями, относятся:

1. Необходимость  дополнительной ОС для сервера. 

2. Более высокая  сложность установки и модернизации  сети.

3. Необходимость  выделения отдельного компьютера  в качестве сервера

По  функциональному назначению

• Сети хранения данных
• Серверные фермы

Различают две  технологии использования сервера: технологию файл-сервера (Сеть хранения данных (СХД)) и архитектуру клиент-сервер (Серверная ферма).

В первой модели используется файловый сервер, на котором  хранится большинство программ и данных. По требованию пользователя ему пересылаются необходимая программа и данные. Обработка информации выполняется на рабочей станции.

Сеть  хранения данных (СХД) (англ. Storage Area Network) (SAN) — представляет собой архитектурное решение для подключения внешних устройств хранения данных, таких как дисковые массивы, ленточные библиотеки, оптические накопители к серверам, таким образом, чтобы операционная система распознала подключённые ресурсы, как локальные. Несмотря на то, что стоимость и сложность таких систем постоянно падают, по состоянию на 2007 год сети хранения данных остаются редкостью за пределами больших предприятий.

В отличие от SAN, сетевые хранилища данных (NAS) используют сетевые протоколы для  доступа к файлам (такие как NFS или SMB/CIFS); при использовании этих протоколов понятно, что хранилище является удалённым и компъютер запрашивает файл вместо того, чтобы запрашивать блок данных с диска.

В системах с архитектурой клиент-сервер обмен данными осуществляется между приложением-клиентом и приложением-сервером. Хранение данных и их обработка производится на мощном сервере, который выполняет также контроль за доступом к ресурсам и данным. Рабочая станция получает только результаты запроса. Разработчики приложений по обработке информации обычно используют эту технологию.

Серверная ферма — это ассоциация серверов, соединенных сетью передачи данных и работающих как единое целое. Один из видов серверной фермы определяет метакомпьютерная обработка. Во всех случаях рассматриваемая ферма обеспечивает распределенную обработку данных. Она осуществляется в распределенной среде обработки данных. Серверная ферма является ядром крупного центра обработки данных.

По  сетевым ОС

• На основе Windows
• На основе UNIX

На основе NetWare 
Лекция 2. Структурированная кабельная сеть (СКС).

Современное здание, будь то офис, производственный комплекс или жилой дом, насыщено множеством кабельных разводок и информационных сетей, среди которых: телефонная система, локальная компьютерная сеть, сеть офисного телевидения, системы пожарной и охранной сигнализации, даже контроль за климатом внутри здания.

Кабельные системы  являются тем “базисом” на котором  строятся все основные компоненты информационно-вычислительных комплексов предприятий и организаций. Грамотная организация кабельной системы здания является одной из ключевых задач создания интеллектуальных систем и определяет надежность функционирования всех служб и подразделений корпорации. Именно поэтому при создании кабельной системы здания необходимо, чтобы она была бы такой же капитальной, как и само здание. В то же время именно кабельные системы в первую очередь затрагивают изменения в новых технологиях передачи данных, сетевых и коммуникационных стандартах, моделях оборудования и версиях прикладных программ, из-за которых приходится постоянно модернизировать или даже полностью заменять всю слаботочную проводку.