Сети ЭВМ. Классификация сетей. Примеры сетей

1.Классификация
1.1 По составу

Сети, состоящие из программно-совместимых ЭВМ, являются однородными или гомогенными.

Если ЭВМ, входящие в сеть, - программно несовместимы, то такая сеть называется неоднородной или гетерогенной.

1.2 По типу организации передачи данных

a) C коммутацией каналов

Коммута́ция — процесс соединения абонентов коммуникационной сети через транзитные узлы.

В основе конфигурационной коммутации лежит нахождение соответствия между конкретным портом коммутатора и определенным сегментом сети. Это соответствие может программно настраиваться при подключении или перемещении пользователей в сети.
b)
C коммутацией сообщений

разбиение информации на сообщения, которые передаются последовательно к ближайшему транзитному узлу, который приняв сообщение, запоминает его и передаёт далее сам таким же образом. Получается нечто вроде конвейера.
c)
C коммутацией пакетов

разбиение сообщения на «пакеты», которые передаются отдельно. Разница между сообщением и пакетом: размер пакета ограничен технически, сообщения — логически. При этом, если маршрут движения пакетов между узлами определён заранее, говорят о виртуальном канале (с установлением соединения).
1.3 По характеру реализуемых функций
a) Вычислительные, предназначенные для решения задач управления на основе вычислительной обработки исходной информации;

b) Информационные, предназначенные для получения справочных данных по запросу пользователей;

c) Cмешанные, в которых реализуются вычислительные и информационные функции.
Если ЭВМ, входящие в сеть, - программно несовместимы, то такая сеть называется неоднородной или гетерогенной.

1.4 По способу управления
a)
Сети с децентрализованным управлением.

b)
Сети с централизованным управлением

c)
Сети со смешанным управлением.
В первом случае каждая ЭВМ, входящая в состав сети, включает полный набор программных средств для координации выполняемых сетевых операций. Сети такого типа сложны и достаточно дороги, так как операционные системы отдельных ЭВМ разрабатываются с ориентацией на коллективный доступ к общему полю памяти сети. При этом в каждый конкретный момент времени доступ к общему полю памяти предоставляется только для одной ЭВМ. А координация работы ЭВМ осуществляется под упровлением единной операционной системы сети.
В условиях смешанных сетей под централизованным управлением ведется решение задач, обладающих высшим приотетом и, как правило, связанных с обработкой больших объемов информации.

1.5 По структуре построения (топологии)
Топология вычислительной сети во многом определяется структурой сети связи, т.е. способом соединения абонентов друг с другом и ЭВМ. Известны следующие структуры сетей:
· радиальная (звездообразная),

Базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило "дерево"). Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом ложится очень большая нагрузка, потому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе невозможны, потому что управление полностью централизовано.


Топология «Звезда»
Достоинства

ü выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;

ü хорошая масштабируемость сети;

ü лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;

ü высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);

ü гибкие возможности администрирования.
Недостатки

ü выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;

ü для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;

ü конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.
· кольцевая

Это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.

Топология «Кольцо»
В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал и передает его следующей системе. Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.
Достоинства

ü Простота установки;

ü Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;

ü Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.
Недостатки

ü Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;

ü Сложность конфигурирования и настройки;

ü Сложность поиска неисправностей.
· Иерархическая (дерево)

Топология дерево получается путем использования нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда. В настоящее время эта топология является самой распространенной. Как в локальных, так и в глобальных сетях.

Топология «Дерево»

· общая шина
Шинная топология представляет собой топологию, в которой все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных. Такую линейную среду часто называют каналом, шиной или трассой. Каждое устройство, например, рабочая станция или сервер, независимо подключается к общему шинному кабелю с помощью специального разъема. Шинный кабель должен иметь на конце согласующий резистор, или терминатор, который поглощает электрический сигнал, не давая ему отражаться и двигаться в обратном направлении по шине.

Топология общая шина предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет — кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» „МАРКЕР“ остальным станциям.
Шина самой своей структурой допускает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, потому что линия связи единственная. В противном случае переданная информация будет искажаться в результате наложения (конфликта, коллизии). Таким образом, в шине реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно).
В топологии «шина» отсутствует центральный абонент, через которого передается вся информация, которая увеличивает ее надежность (ведь при отказе любого центра перестает функционировать вся управляемая этим центром система). Добавление новых абонентов в шину достаточно простое и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании шины нужно минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другой топологией. Правда, нужно учесть, что к каждому компьютеру (кроме двух крайних) подходит два кабеля, что не всегда удобно.

Топология «Шина»

Достоинства

ü Небольшое время установки сети;

ü Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств);

ü Простота настройки;

ü Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети.

Недостатки

ü Неполадки в сети, такие как обрыв кабеля и выход из строя терминатора, полностью блокируют работу всей сети;

ü Сложная локализация неисправностей;

ü С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.
1.6 По расстоянию между связываемыми узлами

· территориальные - охватывающие значительное географическое пространство;

среди территориальных сетей можно выделить сети региональные и глобальные, имеющие соответственно региональные или глобальные масштабы; региональные сети иногда называют сетями MAN (Metropolitan Area Network), а общее англоязычное название для территориальных сетей - WAN (Wide Area Network);

· локальные
(ЛВС) - охватывающие ограниченную территорию (обычно в пределах удаленности станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друга, реже на 1...2 км); локальные сети обозначают LAN (Local Area Network);