Тема 4. Особенности различных видов сетей

Локальные, глобальные и городские сети

Вычислительные сети принято подразделять на два класса: локальные вычислительные сети (ЛВС) и глобальные вычислительные сети (ГВС).

Под локальной вычислительной сетью понимают распределенную ВС, в которой передача между компьютера и не требует специальных устройств, а достаточно электрического соединения компьютеров с помощью кабелей и разъемов. Так Обычно длина кабеля, по которому передаются данные, не должна превышать в лучшем случае 1 км. Именно поэтому принято считать, что ЛВС это сеть, ограничивающаяся стенами одного здания.

ГВС объединяют ресурсы компьютеров, расположенных на значительном удалении, таком, что простым кабельным соединением не обойтись и приходится добавлять в межкомпьютерные соединения специальные устройства, позволяющие передать данные без искажения и по назначению. Эти устройства коммутируют (соединяют, переключают) между собой Пк сети и в зависимости от её конфигурации могут быть пассивными коммутаторами, соединяющими кабели, так и достаточно мощными ЭВМ, выполняющими логические функции выбора кратчайших маршрутов передачи данных. В ГВС компьютеры отделены друг от друга на расстоянии не менее 1 км и объединяют ресурсные возможности компьютеров в рамках района (округа) города или сельской местности, региона, страны и т.д.

Отдельные ЛВС и ГВС могут объединяться, и тогда возникает сложная сеть, которую называют распределенной сетью.

Таким образом, в общем виде вычислительные сети представляют собой систему компьютеров, объединенных линиями связи и специальными устройствами, позволяющими передавать без искажения и переключать между компьютерами потоки данных. Линии связи вместе с устройствами передачи и приёма данных называют каналами связи, а устройства, производящие переключения потоков данных в сети, можно определить общим названием – узлы коммутации.

Сети отделов, кампусов и корпоративные сети

Еще одним признаком классификации сетей является их классификация по масштабу производственного подразделения, в пределах которого действует сеть. Различают сети отделов, сети кампусов и корпоративные сети.

Сети отделов

Сети отделов – это сети, которые используются сравнительно небольшой группой сотрудников, работающих в одном отделе предприятия. Эти сотрудники решают некоторые общие задачи, например, ведут бухгалтерский учёт или занимаются маркетингом. Считается, что отдел может насчитывать до 100-150 сотрудников.

Главное целью сети отдела является разделение локальных ресурсов, таких как приложения, данные, принтеры, модемы. Обычно сети отделов имеют один или два файловых сервера и не более тридцати пользователей. (рис.9). Сети обычно не разделяются на подсети. В этих сетях локализуется большая часть трафика предприятия. Сети отделов обычно создаются на основе, какой либо одной сетевой технологии – Ethernet, Token Ring. Для такой сети характерен один или максимум, два типа операционных систем. Чаще всего это сеть с выделенным сервером, хотя небольшое количество пользователей делает возможным использование сетевых ОС.

Чаще всего администратор сети отдела не имеет специальной подготовки, но является тем человеком в отделе, который лучше всех разбирается в компьютерах, и само собой получается так, что он занимается администратированием сети.

Существует и другой тип сетей, близкий к сетям отелов, - сети рабочих групп, включающие до 10-20 компьютеров.

Рис. 9. Пример сети масштаба отдела

Сети кампусов

Сети кампусов получили сове название от английского слова campus – студенческий городок. Именно на территории университетских городков часто возникала необходимость объединения нескольких мелких сетей в одну большую сеть. Сейчас это название используют для обозначения сетей любых предприятий и организаций.

Службы такой сети включают взаимодействие между сетями отделов, доступ к общим базам данных предприятия, доступ к общим факс-серверам, высокоскоростным модемам и высокоскоростным принтерам. В результате сотрудники каждого отдела предприятия получают доступ к некоторым файлам и ресурсам сетей других отделов. Важной службой, предоставляемой сетями кампусов, стал доступ к корпоративным базам данных независимо от того, на каких типах компьютеров они располагаются.

Рис. 10. Пример сети кампуса

Недостатки: возникают проблемы интеграции неоднородного аппаратного и программного обеспечения, сложности управления отделов кампусов. Администраторы должны быть в этом случае более квалифицированными, а средства оперативного управления сетью – более совершенными.

Корпоративные сети

Корпоративные сети называют также сетями масштаба предприятия. Сети масштаба предприятия объединяют большое количество компьютеров на всех территориях отдельного предприятия. Они могут быть сложно связаны и покрывать город, регион и даже континент. Число пользователей и компьютеров может измеряться тысячами, а число серверов – сотнями, расстояние между сетями отдельных территорий могут оказаться такими, что становится необходимым использование глобальных связей (рис. 11). Для соединения удаленных локальных сетей и отдельных компьютеров в корпоративной сети применяются разнообразные телекоммуникационные средства, в том числе и телефонные каналы, радиоканалы, спутниковая связь. Корпоративную сеть можно представить в виде «островков локальных сетей», плавающих в телекоммуникационной среде.

Рис. 11 Пример корпоративной сети

Достоинства: высокая степень гетерогенности (неоднородности).

Одной из главных задач решаемых в этих сетях является ведение учетных данных о пользователях сети. Наиболее простой способ её решения – помещение учетных данных каждого пользователя в локальную базу данных каждого компьютера, к ресурсам которого пользователь имеет доступ. При попытке доступа эти данные извлекаются из локальной учетной базы и на их основе доступ предоставляется, или не предоставляется. Для небольшой сети, состоящей из 5-10 компьютеров и примерно такого же количества пользователей, такой способ работает очень хорошо. Но если в сети насчитывается несколько тысяч пользователей, то администратор должен несколько десятков раз повторить операцию занесения учетных данных пользователя. Причем сам пользователь вынужден повторять процедуру логического входа, каждый раз когда ему нужен доступ к ресурсам нового сервера. Решение этой проблемы состоит в том, что администратор один раз выполняет операцию занесения данных пользователя в эту базу, а пользователь один раз выполняет процедуру логического входа, причем не в отдельный сервер, а в сеть целиком.

Тема 5. Требования, предъявляемые к современным вычислительным сетям

Главным требованием является выполнение сетью её основной функции – обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть. Все остальные требования – производительность, надёжность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость – связаны с качеством выполнения этой основной задачи.

Производительность

Это одно из основных свойств распределённых систем, которое обеспечивается возможностью распараллеливания работ между несколькими компьютерами сети.

Существует несколько основных характеристик производительности сети:

· время реакции;

· пропускная способность;

· задержка передачи и вариация задержки передачи.

Время реакции сети является интегральной характеристикой производительности сети с точки зрения пользователя. Время реакции определяется как интервал времени между возникновением запроса пользователя к какой либо сетевой службе и получением ответа на запрос.

Значение этого показателя зависит от типа службы, к которой обращается пользователь, от того, какой пользователь и к какому серверу обращается, а также от текущего состояния элементов сети – загруженность сегментов, коммутаторов и маршрутизаторов, через которые проходит запрос, загруженности сервера и т.п.

Время реакции обычно составляется из нескольких составляющих:

· время подготовки запросов на клиентском ПК;

· время передачи запросов между клиентом и сервером через сегменты сети и промежуточное коммуникационное оборудование;

· время обработки запросов на сервере;

· время передачи ответов от сервера клиенту

· время обработки получаемых от сервера ответов на клиентском ПК.

Знание сетевых составляющих времени реакции даёт возможность оценить производительность отдельных элементов сети, выявить узкие места и в случае необходимости выполнить модернизацию сети для повышения её общей производительности.

Пропускная способность отражает объём данных, переданных сетью или её частью в единицу времени. Пропускная способность уже не является пользовательской характеристикой, так как она говорит о скорости выполнения внутренних операций сети – передачи пакетов данных между узлами сети через различные коммуникационные устройства. Зато она непосредственно характеризует качество выполнения основной функции сети – транспортировки сообщений – и поэтому чаще используется при анализе производительности сети, чем время реакции.

Пропускная способность измеряется в бодах (1 Бод = 1 бит/с). Пропускная способность можжет быть мгновенной, максимальной и средней.

Средняя пропускная способность вычисляется путём деления общего объема передачи данных на время их передачи, причем выбирается достаточно длительный промежуток времени – час, день или неделя.

Мгновенная пропускная способность отличается от средней тем, что для усреднения выбирается очень маленький промежуток времени – например, 10мс или 1с.

Максимальная пропускная способность – это наибольшая мгновенная пропускная способность, зафиксированная в течение периода наблюдения.

Позволяет оценить возможности сети справляться с пиковыми нагрузками, характерными для особых периодов работы сети.

Общая пропускная способность сети определяется как среднее количество информации, переданной между всеми узлами в единицу времени. Этот показатель характеризует качество сети в целом, не дифференцируя его по отдельным сегментам или устройствам.

Задержка передачи определяется как задержка между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства или части сети и моментом появления его на выходе этого устройства. Обычно качество сети характеризируют величинами максимальной задержки передачи и вариации задержки..

Надежность и безопасность

Готовность или коэффициент готовности означает долю времени, в течение которого система может быть использована. Готовность может быть улучшена путём введения избыточности в структуру системы: ключевые элементы системы должны существовать в нескольких экземплярах, чтобы при отказе одного из них функционирование системы обеспечивали другие.

Чтобы систему можно было отнести к высоконадёжным, она должна как минимум обладать высокой готовностью, но этого не достаточно. Необходимо обеспечить сохранность данных и защиту от искажений. Кроме того, должна поддерживаться согласованность (непротиворечивость) данных, например, если для повышения надёжности на нескольких файловых серверах хранится несколько копий данных, то нужно постоянно обеспечивать их идентичность.

Безопасность – это способность системы защитить данные от несанкционированного доступа. В распределенных системах это сделать гораздо сложнее, чем в централизованной.

Отказоустойчивость – это способность системы скрыть от пользователя отказ отдельных его элементов. Например, если копии баз данных хранятся одновременно на нескольких файловых серверах, то пользователи могут не заметь отказ одного из них. В отказоустойчивой системе отказ одного из её элементов приводит к некоторому снижению качества её работы (деградации), а не к полному останову.