Топологии вычислительных сетей

Вычислительные машины, объединенные в локальную сеть, физически могут располагаться различным образом. Однако порядок их подсоединения к сети определяется топологией – усредненной геометрической схемой соединений узлов сети.

Наиболее распространенными топологиями локальных сетей, в которых передающей средой является кабель, являются кольцо, шина и звезда.

Топология кольцо предусматривает соединение узлов сети замкнутым контуром и используется для построения сетей, занимающих сравнительно небольшое пространство. Выход одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по кольцу передаются от узла к узлу в одном направлении. Каждый промежуточный узел ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованное ему послание.

Последовательная организация обслуживания узлов сети снижает ее быстродействие, а выход из строя одного из узлов приводит к нарушению функционирования кольца.

Топология шина представляет собой последовательное соединение узлов между собой. Данные распространяются по шине в обе стороны. В каждый момент времени передачу может вести только один узел, поэтому производительность сети зависит только от количества узлов в сети. Сообщение поступает на все узлы, но принимает его только тот узел, которому оно адресовано. Узлы не перемещают сообщение, поэтому выход из строя одного узла не приводит к нарушению функционирования сети.

Топология звезда базируется на концепции центрального узла, через который вся информация ретранслирует, переключает, маршрутизирует (находит путь от источника к приемнику) информационные потоки в сети.

В качестве центрального узла выступает концентратор. Концентраторы выполняются в виде отдельных устройств с несколькими портами, к которым подключаются ЭВМ. При получении пакета в одном из портов концентратор широковещательно передает его на все остальные порты. Узлы анализируют адрес получателя пакета и, если он предназначен им, то получают его, иначе игнорируют его.

Концентраторы могут быть трех типов:

1) пассивные: только соединяющие сегменты сети;

2) активные: это пассивные концентраторы, усиливающие сигналы, увеличивая расстояние между узлами;

3) интеллектуальные: это активные концентраторы, выполняющие маршрутизацию.

Также центральным узлом сети может быть коммутатор. В отличие от концентратора, это телекоммуникационное устройство пересылает принятый пакет не широковещательно на все порты, а адресату. Адресат определяется по адресу, содержащемуся в пакете. В результате такой передачи повышается общая пропускная способность сети.

Данная топология значительно упрощает взаимодействие узлов сети друг с другом. В то же время работоспособность локальной вычислительной сети зависит от центрального узла.

При построении локальных сетей используются данные топологии или их сочетания.

Способы адресации ЭВМ в сети

В вычислительных сетях существуют три способа адресации.

1. Аппаратные адреса;

2. Числовые составные адреса;

3. Символьные адреса или имена.

В современных сетях для адресации используются все три способа адресации. Пользователь указывает символьный адрес, который заменяется числовым адресом (по таблицам адресов, хранимых на сервере имен сети). При поступлении передаваемых данных в сеть назначения числовой адрес заменяется аппаратным.

Маршрутизация

Маршрутизация необходима для обеспечения следующих характеристик:

- максимальной пропускной способности сети;

- минимального времени прохождения пакета от отправителя к получателю;

- надежности доставки и безопасность передаваемой информации.

По способу управления маршрутизацию можно подразделить на два типа:

1) централизованная: выбор маршрута осуществляется в центре управления сетью, а узлы коммутации реализуют поступившее решение;

2) децентрализованная: функции управления распределены между узлами коммутации.

Существуют следующие методы маршрутизации.

1. Простая;

2. Фиксированная;

3. Адаптивная.

Маршрутизация в сетях осуществляется специальным устройством – маршрутизатором. Маршрутизаторы – это устройства для маршрутизации, выполняются в виде отдельных многопроцессорных устройств или ЭВМ со специальным программным обеспечением.

Глава 5. Лекция 7

Глобальная сеть

Сеть Интернет – это глобальная сеть, соединяющая сети различного размера по всему миру. Сеть Интернет – это информационное пространство, содержащее огромное количество информации, хранилище информационных ресурсов. Информационными ресурсами являются совокупности текстов, изображений и других данных, а также тематические связи между ними.

Протоколы сети Интернет

Протоколы сети Интернет можно разделить на два типа: базовые и прикладные. Базовые протоколы – обеспечивают физическую передачу сообщений между узлами в сети Интернет. Прикладные протоколы – обеспечивают функционирование служб сети Интернет.

На нижнем уровне используются два основных протокола: IP и TCP. Протокол TCP предназначен для управления передачей данных в виде пакетов, регулировкой и синхронизацией передачи на разных скоростях. Протокол IP необходим для однозначного определения адреса получателя пакетов. Такой адрес называется IP-адресом.

По протоколу IP данные непосредственно передаются по сети, а по протоколу ТСР обеспечивается надежная доставка данных адресату.