Классификация вычислительных сетей

Информационно-вычислительные сети (ИВС) в зависимости от территории, ими охватываемой, подразделяются на:

- локальные (ЛВС или LAN — Local Area Network);

- региональные (РВС или MAN — Metropolitan Area Network);

- глобальные (ГВС или WAN — Wide Area Network).

Локальной называется сеть, абоненты которой находятся на небольшом (до 10-15 км) расстоянии друг от друга. ЛВС объединяет абонентов, расположен­ных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислитель­ной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному объекту. К классу ЛВС относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов, корпораций и т. д. Если такие ЛВС имеют абонентов, расположенных в разных помещениях, то они (сети) часто используют инфраструктуру глобальной сети Интернет, и их при­нято называть корпоративными сетями или сетями интранет (Intranet).

Региональные сети связывают абонентов города, района, области или даже небольшой страны. Обычно расстояния между абонентами региональной ИВС составляют десятки — сотни километров.

Глобальные сети объединяют абонентов, удаленных друг от друга на значитель­ное расстояние, часто находящихся в различных странах или на разных конти­нентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, систем радиосвязи и даже спутниковой связи

Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей по­зволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономи­чески целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. Локальные вычисли­тельные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, регио­нальные сети — объединяться в составе глобальной сети и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные структуры. Именно такая структура принята в наиболее известной и популярной сейчас всемирной суперглобальной информационной сети Интернет.

По принципу организации передачи данных сети можно разделить на две группы: последовательные и широковещательные.

В последовательных сетях передача данных выполняется последовательно от од­ного узла к другому и каждый узел ретранслирует принятые данные дальше. Практически все глобальные, региональные и многие локальные сети относятся к этому типу.

В широковещательных сетях в каждый момент времени передачу может вести только один узел, остальные узлы могут только принимать инфор­мацию. К такому типу сетей относится значительная часть ЛВС, использующая чин общий канал связи (моноканал) или одно общее пассивное коммутирующее устройство.

По геометрии построения (топологии) ИВС могут быть:

- шинные (линейные, bus);

- кольцевые (петлевые, ring);

- радиальные (звездообразные, star);

- распределенные радиальные (сотовые, cellular);

- иерархические (древовидные, hierarchy);

- полносвязные (сетка, mesh);

- смешанные (гибридные).

Сети с шинной топологией используют линейный моноканал передачи данных, к которому нее узлы подсоединены через интерфейсные платы посредством от­носительно коротких соединительных линий. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не ретрансли­руют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но прини­мает сообщение только тот, которому оно адресовано.

Шинная топология — одна из наиболее простых топологий. Такую сеть легко на­ращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам; она устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.

Сеть шинной топологии применяют широко известная сеть Ethernet и организо­ванная на ее адаптерах сеть Novell NetWare, очень часто используемая в офисах, например.

Условно такую сеть можно изобразить, как показано па рис. 1.

Рис. 1 Сеть с шинной топологией

В сети с кольцевой топологией все узлы соединены и единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла сети соединяется со входом друго­го. Информация по кольцу передается от узла к узлу и каждый узел ретрансли­рует посланное сообщение. В каждом узле для этого имеются спои интерфейсная и приемо-передающая аппаратура, позволяющая управлять прохождением дан­ных в сети. Передача данных по кольцу с целью упрощения приемо-передающей аппаратуры выполняется только в одном направлении. Принимающий узел рас­познает и получает только адресованные ему сообщения.

Ввиду своей гибкости и надежности работы сети с кольцевой топологией полу­чили также широкое распространение на практике (например, сеть Token Ring).

Условная структура такой сети показана на рис. 2

 

Рис. 2 Сеть с кольцевой топологией

 

Основу последовательной сети с радиальной топологией составляет специаль­ный компьютер — сервер, к которому подсоединяются рабочие станции, каждая по своей линии связи. Вся информация передается через центральный узел, ко­торый ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети По своей структуре такая сеть по существу является аналогом системы телеобработки, у которой все абонентские пункты являются интеллектуальными (содержат в своем составе компьютер).

В качестве недостатков такой сети можно отметить:

- большую загруженность центральной аппаратуры,

- полную потерю работоспособности сети при отказе центральной аппаратуры,

- большую протяженность линий связи,

- отсутствие гибкости в выборе пути передачи информации.

Последовательные радиальные сети используются в офисах с явно выраженным централизованным управлением.

Условная структура радиальной сети показана на рис 3.

 

Рис. 3 Сеть с радиальной топологией

Но используются и широковещательные радиальные сети с пассивным центром — вместо центрального сервера в таких сетях устанавливается коммутирующее устройство, обычно концентратор, обеспечивающий подключение одного пере­дающего канала сразу ко всем остальным.

В структуре сети можно выделить коммуникационную и абонентскую подсети

Коммуникационная подсеть является ядром вычислительной сети, связывающим рабочие станции и серверы сети друг с другом Звенья коммуникационной подсе­ти (в данном случае — узлы коммутации) связаны между собой магистральными каналами связи, обладающими высокой пропускной способностью. В больших сетях коммуникационную подсеть часто называют сетью передачи данных

Звенья абонентской подсети (хост-компьютеры, серверы, рабочие станции) под­ключаются к узлам коммутации абонентскими каналами связи — обычно это среднескоростные телефонные каналы связи.

В зависимости от используемой коммуникационной среды сети делятся на сети с моноканалом, а также иерархические, полносвязные сети и сети со смешанной топологией.

В сетях с моноканалом данные могут следовать только по одному и тому же пути; в них доступ абонентов к информации осуществляется на основе селек­ции (выбора) передаваемых кадров или пакетов данных по адресной части последних. Все пакеты доступны всем пользователям сети, но «вскрыть» па­кет может только тот абонент, чей адрес в пакете указан. Такие сети иногда называют сетями с селекцией информации.

Иерархические, полносвязные и сети со смешанной топологией в процессе пе­редачи данных требуют маршрутизации последней, то есть выбора в каждом узле пути дальнейшего движения информации. Правда, альтернативная неод­нозначная маршрутизация выполняется только в сетях, имеющих замкнутые контуры каналов связи (ячеистую структуру). Такие сети называются сетями с маршрутизацией информации.