Классификация сетей по уровню управления. Основные компоненты и разновидности компьютерных сетей

Компьютерная сеть – это сложная система, посредством которой осуществляется передача и обмен данными по определенному принципу между несколькими объектами. Использование сети имеет ряд преимуществ, в основном обусловленных практически неограниченными возможностями за счет доступа к дополнительным ресурсам. Организация компьютерной сети позволяет устанавливать мощные агрегаты для запуска программного обеспечения, неподъемного для слабенького компьютера. Также у пользователей появляется […]

Компьютерная сеть – это сложная система, посредством которой осуществляется передача и обмен данными по определенному принципу между несколькими объектами. Использование сети имеет ряд преимуществ, в основном обусловленных практически неограниченными возможностями за счет доступа к дополнительным ресурсам.

Позволяет устанавливать мощные агрегаты для запуска программного обеспечения, неподъемного для слабенького компьютера. Также у пользователей появляется возможность наладить обмен информацией с другими участниками процесса, при этом можно сэкономить на установке дополнительных периферийных устройств, к примеру, подключив несколько компьютеров к одному принтеру или сканеру.

Компьютерные сети классифицируются по ряду признаков, таких как:

• протяженность линий;
• топология (способ построения);
• метод управления.

Чтобы лучше понять, на какие способы управления различаются сети, необходимо ознакомиться с их разновидностями согласно масштабу и специфике функционирования.

PAN – персональная сеть, обеспечивающая взаимодействие нескольких устройств в рамках одного проекта.

LAN – локальная сеть с замкнутой инфраструктурой независимо от масштаба. Доступ к локальным сетям имеет ограниченный круг пользователей, определенных администратором.

CAN – объединение нескольких локальных сетей близлежащих объектов.

MAN – компьютерные сети между учреждениями в пределах одного населенного пункта, связующие множество локальных сетей.

WAN – окрытая глобальная сеть, обслуживающая масштабные географические регионы, в состав которой входят как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные узлы.

Существует несколько сценариев построения компьютерной сети предусматривающих порядок расположения отдельных рабочих мест и способ их соединения коммуникационными магистралями.

Данная сфера определяет тип используемого оборудования, кабеля, методы управления и пр. Наибольшее распространение нашли три конфигурации построения сети:

• шина;
• кольцо;
• звезда.

Шина подразумевает равные права всех абонентов, подключенных поочередно по единой линии связи. Особенность такой топологии – отсутствие центрального абонента, а подключение новых участников процесса осуществляется наиболее простым способом, к тому же здесь используется наименьшее количество слаботочного кабеля.

Кольцевая топология отличается простотой устройства, где каждый отдельный компьютер соединен кабельной линией с двумя другими. Здесь также нет четко выраженного центра, и каждый компьютер обладает равными правами.

Звезда предусматривает наличие центрального компьютера, на который возлагается основная нагрузка по управлению обменом. В данном случае именно основной компьютер обладает наибольшей мощностью, а в самой сети не возникает каких либо конфликтов между отдельными абонентами. В зависимости от способа управления, каждая из топологий имеет отличительные характеристики, и далее мы расскажем, на какие способы управления различаются сети.

Классификация компьютерных сетей по способу управления

Учитывая то, что сложная система нуждается в постоянном контроле и корректном взаимодействии всех узлов, она постоянно находится под управлением. По способу управления сети делятся на:

• централизованные, где основные управленческие функции выполняет сервер, обеспечивая доступ пользователей к имеющимся ресурсам. Если сервер (или несколько серверов одновременно) – это мощный компьютер, на который ложится основная нагрузка, то остальные машины – это рабочие станции;
• децентрализованные, или как их еще называют, пиринговые (одноранговые). В данном случае отсутствуют такие средства управления локальной сетью, как серверы, а все компьютеры обладают равными правами, и управление может осуществляться с любой из машин;
• смешанные, в условиях которых самые сложные и приоритетные задачи решаются посредством централизованного управления.

Так как по способу управления сети бывают разнотипными, существуют определенные стандарты данного процесса.

Стандарты систем управления сетями – это сложная профессиональная сфера, базирующаяся на основе протоколов и регулирующая способ взаимодействия между основными и управляемыми объектами.

Учитывая тот факт, что проектирование и монтаж локальных сетей – ответственный и непростой процесс, его осуществление может осуществляться исключительно опытными профессионалами.

Привлечение к наладке компьютерной сети грамотных проектировщиков и монтажников гарантирует высокий уровень работ, а также обеспечивает надежное функционирование каждого элемента, входящего в ее состав.

В зависимости от масштабируемости сети, будет зависеть, каким способом на данном предприятии, будет происходить управления сети. Существует несколько способов управления. Локальные вычислительные сети по способу управления подразделяются на две подгруппы: одноранговые и иерархичные (многоуровневые) сети.

Одноранговые сети

В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети.

Одноранговые сети называют также рабочими группами. Рабочая группа это - небольшой коллектив, поэтому в одноранговых сетях чаще всего не более 30 компьютеров. Одноранговые сети относительно просты.

Поскольку каждый компьютер является одновременно и клиентом, и сервером, нет необходимости в мощном центральном сервере или в других компонентах, обязательных для более сложных сетей.

Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных (и более дорогих) компьютеров. В одноранговой сети требования к производительности и к уровню защиты для сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем в сетях с выделенным сервером.

Рисунок 5. Одноранговая сеть

Иерархические сети

В иерархических сетях имеется один или несколько серверов, на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями. С целью повышения надежности хранения информации на сервере может быть установлено два работающих параллельно и дублирующих друг друга диска,

при этом в случае отказа одного из них в работу автоматически включается другой. В зависимости от способов использования сервера в иерархических сетях различают серверы следующих типов:

Файловый сервер. В этом случае на сервере находятся совместно обрабатываемые файлы или (и) совместно используемые программы. Одним из примеров применения файлового сервера является размещение на нем программ MS Office. В этом случае на рабочих станциях находится только небольшая (клиентская) часть этих программ, требующая незначительных ресурсов. Программы, допускающие такой режим работы, называются программами с возможностью инсталляции в сети.

Сервер баз данных. В этом случае на сервере размещается база данных (например, Консультант Плюс, Гарант, Счета клиентов банка и др.). База данных на сервере может пополняться с различных рабочих станций или (и) выдавать информацию по запросам с рабочей станции.

Клиенты Иерархической сети могут использовать операционные системы: Windows XP, Windows Vista,Windows 7, для серверов необходимы специальные серверные версии операционных систем.

Рисунок 6. Иерархическая сеть

В нашем сервисном центре будет использоваться иерархическая сеть. Для нашего случая это самый подходящий вариант. Чтобы наша сеть не превратилась в информационную «помойку», а также, чтоб повысить надежность хранения информации, необходимо иметь несколько серверов. В данном случае файловый сервер, интернет сервер и сервер баз данных. На сервере будут размещаться программы MS Office, 1С и другие, а на рабочих станциях, будет находиться только небольшая (клиентская) часть этих программ, требующая незначительных ресурсов. Также необходимо каждому пользователю выделить его права, в локальной сети.

В основу классификации ТВС положены наиболее характерные функциональные, информационные и структурные признаки.

По степени территориальной рассредоточенности элементов сети (абонентских систем, узлов связи) различают глобальные (государственные), региональные и локальные вычислительные сети (ГВС, РВС и ЛВС).

По характеру реализуемых функций сети делятся на вычислительные (основные функции таких сетей - обработка информации), информационные (для получения справочных данных по запросам пользователей), информационно-вычислительные, или смешанные, в которых в определенном, непостоянном соотношении выполняются вычислительные и информационные функции.

По способу управления ТВС делятся на сети с централизованным (в сети имеется один или несколько управляющих органов), децентрализованным (каждая АС имеет средства для управления сетью) и смешанным управлением, в которых в определенном сочетании реализованы принципы централизованного и децентрализованного управления (например, под централизованным управлением решаются только задачи с высшим приоритетом, связанные с обработкой больших объемов информации).

По организации передачи информации сети делятся на сети с селекцией информации и маршрутизацией информации. В сетях с селекцией информации, строящихся на основе моноканала, взаимодействие АС производится выбором (селекцией) адресованных им блоков данных (кадров): всем АС сети доступны все передаваемые в сети кадры, но копию кадра снимают только АС, которым они предназначены. В сетях с маршрутизацией информации для передачи кадров от отправителя к получателю может использоваться несколько маршрутов. Поэтому с помощью коммуникационных систем сети решается задача выбора оптимального (например, кратчайшего по времени доставки кадра адресату) маршрута.

По типу организации передачи данных сети с маршрутизацией информации делятся на сети с коммутацией цепей (каналов), коммутацией сообщений и коммутацией пакетов. В эксплуатации находятся сети, в которых используются смешанные системы передачи данных.

По топологии, т.е. конфигурации элементов в ТВС, сети делятся на два класса: широковещательные (рис. 11.1) и последовательные (рис. 11.2). Широковещательные конфигурации и значительная часть последовательных конфигураций (кольцо, звезда с интеллектуальным центром, иерархическая) характерны для ЛВС. Для глобальных и региональных сетей наиболее распространенной является произвольная (ячеистая топология). Нашли применение также иерархическая конфигурация и “звезда”.

В широковещательных конфигурациях в любой момент времени на передачу кадра может работать только одна рабочая станция (абонентная система). Остальные PC сети могут принимать этот кадр, т.е. такие конфигурации характерны для ЛВС с селекцией информации. Основные типы широковещательной конфигурации - общая шина, дерево, звезда с пассивным центром. Главные достоинства ЛВС с общей шиной - простота расширения сети, простота используемых методов управления, отсутствие необходимости в централизованном управлении, минимальный расход кабеля. ЛВС с топологией типа “дерево” - это более развитый вариант сети с шинной топологией. Дерево образуется путем соединения нескольких шин активными повторителями или пассивными размножителями (“хабами”), каждая ветвь дерева представляет собой сегмент. Отказ одного сегмента не приводит к выходу из строя остальных. В ЛВС с топологией типа “звезда” в центре находится пассивный соединитель или активный повторитель -достаточно простые и надежные устройства. Для защиты от нарушений в кабеле используется центральное реле, которое отключает вышедшие из строя кабельные лучи.

Рис. 11.1. Широковещательные конфигурации сетей: а - общая шина; б- дерево; в - звезда с пассивным центром

Рис. 11.2. Последовательные конфигурации сетей: а - произвольная (ячеистая); б- иерархическая; в - кольцо; г - цепочка; д - звезда с интеллектуальным центром; е - снежинка

В последовательных конфигурациях, характерных для сетей с маршрутизацией информации, передача данных осуществляется последовательно от одной PC к соседней, причем на различных участках сети могут использоваться разные виды физической передающей среды.

К передатчикам и приемникам здесь предъявляются более низкие требования, чем в широковещательных конфигурациях. К последовательным конфигурациям относятся: произвольная (ячеистая), иерархическая, кольцо, цепочка, звезда с интеллектуальным центром, снежинка. В ЛВС наибольшее распространение получили кольцо и звезда, а также смешанные конфигурации - звездно-кольцевая, звездно-шинная.

В ЛВС с кольцевой топологией сигналы передаются только в одном направлении, обычно против часовой стрелки. Каждая PC имеет память объемом до целого кадра. При перемещении кадра по кольцу каждая PC принимает кадр, анализирует его адресное поле, снимает копию кадра, если он адресован данной PC, ретранслирует кадр. Естественно, что все это замедляет передачу данных в кольце, причем длительность задержки определяется числом PC. Удаление кадра из кольца производится обычно станцией-отправителем. В этом случае кадр совершает по кольцу полный круг и возвращается к станции-отправителю, который воспринимает его как квитанцию - подтверждение получения кадра адресатом. Удаление кадра из кольца может осуществляться и станцией-получателем, тогда кадр не совершает полного круга, а станция-отправитель не получает квитанции-подтверждения.

Кольцевая.структура обеспечивает довольно широкие функциональные возможности ЛВС при высокой эффективности использования моноканала, низкой стоимости, простоте методов управления, возможности контроля работоспособности моноканала.

В широковещательных и большинстве последовательных конфигураций (за исключением кольца) каждый сегмент кабеля должен обеспечивать передачу сигналов в обоих направлениях, что достигается: в полудуплексных сетях связи - использованием одного кабеля для поочередной передачи в двух направлениях; в дуплексных сетях - с помощью двух однонаправленных кабелей; в широкополосных системах - применением различной несущей частоты для одновременной передачи сигналов в двух направлениях.

Глобальные и региональные сети, как и локальные, в принципе могут быть однородными (гомогенными), в которых применяются программно-совместимые ЭВМ, и неоднородными (гетерогенными), включающими программно-несовместимые ЭВМ. Однако, учитывая протяженность ГВС и РВС и большое количество используемых в них ЭВМ, такие сети чаще бывают неоднородными.

Данные модели определяют взаимодействие компьютеров в локальной вычислительной сети. В одноранговой сети все компьютеры равноправны между собой. При этом вся информация в системе распределена между отдельными компьютерами. Любой пользователь может разрешить или запретить доступ к данным, которые хранятся на его компьютере.

Рабочая группа (Workgroup) - это самостоятельное решение организации компьютерной сети для небольшого количества компьютеров, которая имеет одноранговую архитектуру и процесс аутентификации в которой происходит на основе локальной базы, хранящиеся на каждом из компьютеров рабочей группы

В одноранговой сети пользователю, работающему за любым компьютером доступны ресурсы всех других компьютеров сети. Например, сидя за одним компьютером, можно редактировать файлы, расположенные на другом компьютере, печатать их на принтере, подключенном к третьему, запускать программы на четвертом.

К достоинствам такой модели организации ЛВС относится простота реализации и экономия материальных средств, так как нет необходимости приобретать дорогой сервер.

Несмотря на простоту реализации, данная модель имеет ряд недостатков:

• 1. Низкое быстродействие при большом числе подключенных компьютеров;
• 2. Отсутствие единой информационной базы;
• 3. Отсутствие единой системы безопасности информации;
• 4. Зависимость наличия в системе информации от состояния компьютера, т.е. Если компьютер выключен, то вся информация, хранящиеся на нем, будет недоступна.

Active Directory

Active Directory позволяет управлять администраторам с одного рабочего места всеми заявленными ресурсами: файлами, периферийными устройствами, базами данных, подключениями к серверам, доступом к Web, пользователями, сервисами.

В сетях с развертыванием DNS для поддержки службы каталогов Active Directory настоятельно рекомендуется использовать основные зоны, интегрированные в службу каталогов, которые предоставляют следующие преимущества:

• 1. Обновление главным сервером и расширенные средства безопасности, базирующиеся на возможностях Active Directory.
• 2. Репликация и синхронизация зон с новыми контроллерами домена выполняется автоматически при каждом добавлении нового контроллера в домен Active Directory.
• 3. За счет сохранения баз данных зон DNS в Active Directory имеется возможность рационализировать репликацию баз данных в сети.
• 4. Репликация каталогов выполняется быстрее и эффективнее, чем стандартная репликация DNS.

Поскольку репликация Active Directory выполняется на уровне отдельных свойств, распространяются только необходимые изменения. При этом для зон, интегрированных в службу каталогов, используется и отправляется меньший объем данных.

В качестве достоинств такой модели следует выделить:

• 1. Высокое быстродействие сети;
• 2. Наличие единой информационной базы;
• 3. Наличие единой системы безопасности.

Однако у данной модели есть и недостатки. Главный недостаток заключается в том, что стоимость создания сети типа клиент-сервер значительной выше, за счет необходимости приобретать специальный сервер. Также к недостаткам можно отнести и наличие дополнительной потребности в обслуживающем персонале - администраторе сети.

Для данной организации была выбрана локально-вычислительная сеть на основе клиент-серверной модели. Сервер в данной организации будет представлен в виде компьютера из класса №2, к которому иметь доступ будет только управляющий персонал интернет-кафе. Сервер будет размещен в специальном компьютерном шкафу для защиты.