Аппаратные и программные средства сети (стр. 5 из 8)
Рис. 6 Топология Кольцо
Компьютер, который собирается транспортировать данные, забирает маркер из сети и отправляет запрошенную информацию по кольцу. Каждый следующий компьютер будет передавать данные дальше, пока этот пакет не дойдет до адресата. После получения адресат вернет подтверждение о получении компьютеру-отправителю, а последний создаст новый маркер и вернет его в сеть.
Преимущества данной топологии следующие:
- эффективнее, чем в случае с общей шиной, обслуживаются большие объемы данных;
- каждый компьютер является повторителем: он усиливает сигнал перед отправкой следующей машине, что позволяет значительно увеличить размер сети;
- возможность задать различные приоритеты доступа к сети; при этом компьютер, имеющий больший приоритет, сможет дольше задерживать маркер и передавать больше информации.
Недостатки:
- обрыв сетевого кабеля приводит к неработоспособности всей сети;
- произвольный компьютер может получить данные, которые передаются по сети.
4. Ячеистая топология
Данная топология подразумевает подключение каждого компьютера через отдельный кабель ко всем остальным компьютерам, находящимся в сети. Применение этого метода позволяет использовать дополнительные пути транспортировки данных. В случае обрыва какого-либо кабеля поток данных пойдет по другому пути, а сеть сможет нормально функционировать далее. Такая топология характерна для глобальных сетей и объединения нескольких удаленных сетей с применением оптоволоконных, выделенных или спутниковых каналов связи. Для локальных сетей данная топология не используется, так как требует присутствия одновременно нескольких сетевых интерфейсов на одной машине и больших объемов кабеля.
Преимущества ячеистой топологии:
- эффективная работа с большими потоками данных;
- высокий уровень стабильности сети из-за использования дополнительных каналов связи;
- высокий уровень безопасности; поток информации идет от компьютера-отправителя к получателю напрямую, что теоретически исключает перехват данных.
Рис. 7 Ячеистая топология
Недостатки:
- потребность в наличии нескольких сетевых интерфейсов на компьютерах, входящих в сеть;
- большая стоимость организации сети.
5. Смешанная топология
Смешанная топология соединяет в себе две или более топологии, образуя тем самым завершенную сетевую структуру. На данный момент такая сеть является самой распространенной; наиболее часто объединяют звездообразную и шинную топологии.
При использовании топологии «звезда-шина» несколько сетей, имеющих звездообразную топологию, подключены к одной шине.
Рис. 8 Сеть с топологией «звезда-шина»
В данной топологии сбой на одном из компьютеров совершенно не отразится на работе сети в целом. Если же произойдет ошибка центрального компонента (концентратора), к которому подключаются компьютеры «звезды», то все они не смогут больше поддерживать связь.
В топологии «звезда-кольцо» компьютеры подключаются к центральному компоненту, как в звездообразной сети. При этом сами компоненты объединены сетью с кольцевой топологией.
Точно так же, как и в предыдущем случае, сбой одного из компьютеров сети не отразится на ее работе. Учитывая использование методики передачи свободного маркера, все компьютеры сети имеют равные возможности по передаче информации, что приводит к увеличению потока данных внутри сети [3].
Рис. 9 Сеть с топологией «звезда-кольцо»
Протоколы работы в сети
Протокол TCP/IP самый распространенный на сегодняшний день вид протокола.
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) по своей сути является стеком протоколов, которые были разработаны специально для обеспечения связи компьютеров в условиях глобальной сети.
С самого начала было заложено несколько важных свойств для служб работы с приложениями:
- Терминальный доступ к любому хосту
- Возможность копирования файлов с одного хоста на другой
- Обмен сообщениями электронной почты между любыми двумя пользователями
С течением времени в наборе протоколов TCP/IP появились и другие возможности, очень важные для приложений:
- Печать на удаленном принтере (Remote Printing)
- Работа с сетевой файловой системой (Network File System - NFS)
- Сетевые новости (Network News)
- Gopher
- World Wide Web (WWW)
Кроме того, расширился набор утилит администрирования и обслуживания сети. Среди новых средств можно назвать:
- Службу каталогов для отображения содержательных сетевых имен хостов на их физические сетевые адреса
- Протокол динамического конфигурирования хоста (Dynamic Host Configuration Protocol - DHCP)
- Сетевое управление хостами, маршрутизаторами (router) и другими сетевыми устройствами
IP-адрес – индивидуальный уникальный номер каждого компьютера внутри сети. Данный адрес бывает статическим или динамическим. Динамические IP-адреса назначает DHCP-сервер данной сети, если он корректно функционирует. В небольших сетях более оправдана статическая адресация (IP задаются вручную). Внутри локальной сети обычно используют IP-адреса диапазоном от 192.168.0.1 до 192.168.0.254.
IP- адрес состоит из 4 номеров (каждый из них по своей величине не больше чем 255 в десятичной записи). Они отделены один от другого точками. 192.33.33.22 - это IP-адрес, такой же, как и 155.66.77.1 Крайнее левое число обозначает номер большой сети, числа, которые стоят справа - означают более мелкие участки сетей, и так далее, пока не дойдем до конкретного компьютера.
Первые две цифры IP-адресов компьютеров одной сети должны совпадать, третья цифра обычно 0 или 1 (кроме тех случаев, когда к сети подключено более 255 компьютеров), последняя цифра обозначает номер компьютера в сети. Маска подсети назначается автоматически. Если локальная сеть не имеет выхода в Интернет, то IP-адрес может быть произвольным, а главным условием будет его индивидуальность для каждого компьютера сети.
Примеры IP-адресов:
- 169.254.0.XXX
- 128.128.0.XXX
- 156.254.0.XXX
Если же через сеть осуществляется совместный доступ в Интернет, можно использовать IP-адреса формата: 192.168.0.XXX , и как правило сервер получает адрес 192.168.0.1.
Протокол TCP/IP обеспечивает возможность межплатформенных сетевых взаимодействий (то есть связи в разнородных сетях). Например, сеть под управлением Windows NT/2000 может содержать рабочие станции Unix и Macintosh и даже другие сети более низкого порядка. TCP/IP обладает следующими характеристиками:
- Хорошие средства восстановления после сбоев.
- Возможность добавления новых сетей без прерывания текущей работы
- Устойчивость к ошибкам.
- Независимость от платформы реализации.
- Низкие непроизводительные затраты на пересылку служебных данных.
Все перечисленные достоинства скорее относятся к постановке задачи на проектирование. Например, наличие хороших средств восстановления после сбоев означает, что в случае уничтожения части сети из-за вторжения или удара противника ее оставшиеся компоненты должны сохранить полную работоспособность. То же самое можно отнести и к добавлению новых сетей без прерывания текущей работы. Устойчивость к ошибкам была реализована таким образом, что в случае потери информационного пакета на одном маршруте специальный механизм должен был направить пакет к месту назначения по другому маршруту. Независимость от платформы означает, что сети и клиенты могут работать под управлением Windows, Unix, Macintosh, а также любой другой платформы или комбинации платформ. Эффективность TCP/IP обусловлена главным образом с его низкими непроизводительными затратами. Производительность играет основную роль в любой сети, а протокол TCP/IP не имеет себе равных по скорости и простоте [4].
Ethernet
На данный момент Ethernet является самой распространенной технологией в локальных сетях. На базе этой технологии работает более 7 млн. локальных сетей и более 80 млн. компьютеров, имеющих сетевую карту, поддерживающую данную технологию. Существуют несколько подтипов Ethernet в зависимости от быстродействия и типов используемого кабеля.
Одним из основоположников данной технологии является фирма Xerox, разработавшая и создавшая в 1975 году тестовую сеть Ethernet Network. Большинство принципов, реализованных в упомянутой сети, используются и сегодня.
Постепенно технология совершенствовалась, отвечая возрастающему уровню запросов пользователей. Это привело к тому, что технология расширила сферу своего применения до такой среды передачи данных, как оптическое волокно или неэкранированная витая пара.
Причиной начала использования названных кабельных систем стало достаточно быстрое увеличение количества локальных сетей в различных организациях, а также низкая производительность локальных сетей, использующих коаксиальный кабель. Вместе с тем возникла необходимость в удобном и экономичном управлении и обслуживании данных сетей, чего уже не могли обеспечить устаревшие сети.
Основные принципы работы Ethernet. Все компьютеры, входящие в сеть, подключены к общему кабелю, который называется общей шиной. Кабель является средой передачи, и его может использовать для получения или передачи информации любой компьютер данной сети.