Слайд 1Компьютерная сеть — это система обмена информацией между компьютерами.
Представляет собой
совокупность трех компонент:
сети передачи данных (включающей в себя каналы передачи данных и средства коммутации);
компьютеров, взаимосвязанных сетью передачи данных;
сетевого программного обеспечения.
Слайд 2Пользователи компьютерной сети получают возможность совместно использовать её
программные,
технические, информационные и
организационные ресурсы.
Слайд 3Компьютерная сеть представляет собой совокупность узлов (компьютеров, рабочих станций и др.)
и соединяющих их ветвей.
Ветвь сети — это путь, соединяющий два смежных узла.
Узлы сети бывают трёх типов:
оконечный узел — расположен в конце только одной ветви;
промежуточный узел — расположен на концах более чем одной ветви;
смежный узел — такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов.
Слайд 4Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами.
Способ соединения компьютеров в сеть
называется её топологией.
Слайд 5Топология сети обуславливает ее характеристики. В частности, выбор той или иной
топологии влияет:
на состав необходимого сетевого оборудования;
характеристики сетевого оборудования;
возможности расширения сети;
способ управления сетью.
Слайд 6Наиболее распространенные виды топологий сетей:
Линейная сеть (шинная, общая шина).
Кольцевая сеть.
Древовидная
сеть.
Звездообразная сеть.
Ячеистая сеть.
Комбинированная сеть.
Слайд 7 Линейная сеть.
Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов
и имеет только один путь между любыми двумя узлами.
Слайд 8 Кольцевая сеть.
Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и
только две ветви.
Слайд 9 Древовидная сеть.
Сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и
по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь.
Слайд 10 Звездообразная сеть.
Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.
Слайд 11 Ячеистая сеть.
Сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих
два или более пути между ними.
Слайд 12Основные топологии
Существует три основные физические топологии:
-шинная (bus),
-кольцевая (ring)
и
-звездообразная (star).
Слайд 14Шинная топология
- вариант соединения компьютеров между собой, когда кабель проходит
от одного компьютера к другому, последовательно соединяя компьютеры и периферийные устройства между собой.
Слайд 15При таком типе соединения все сообщения, посылаемые каждым отдельным компьютером, принимаются
всеми остальными ПК в сети.
Достоинства:
одна из наиболее простых;
высокое быстродействие;
легко наращивать и конфигурировать;
легко адаптировать к различным системам;
устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов
Слайд 16
Недостатки:
имеют малую протяженность и не позволяют использовать различные типы кабеля в
пределах одной сети;
ограниченные функциональные возможности;
недостаточные расстояния передачи данных и расширяемость;
при обрыве кабеля нарушается работа всей сети.
Слайд 17
Данную топологию целесообразно применять только в небольших локальных сетях. Поэтому использующие
шинную топологию современные коммерческие продукты ориентированы на развертывание недорогой одноранговой сети с ограниченными функциональными возможностями. Такие продукты предназначены для домашних сетей и сетей небольших офисов.
Слайд 18Централизованное управление в сети с топологией "шина.
Слайд 20Кольцевая топология
- соединение узлов сети замкнутой кривой - кабелем передающей
среды.
Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.
Слайд 21
Достоинства:
предсказуемое время передачи пакета адресату;
надежность сети;
возможность использовать в качестве передающей среды
любые типы кабелей.
Слайд 22
Недостатки:
последовательная дисциплина обслуживания узлов такой сети снижает ее быстродействие (чем больше
устройств подключено к кольцу, тем дольше интервал задержки;
выход из строя одного из узлов нарушает целостность кольца и требует принятия специальных мер для сохранения тракта передачи информации (при выходе из строя одной рабочей станции прекращает функционировать вся сеть).
Слайд 24Как правило, в чистом виде топология “кольцо” не применяется из-за своей
ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.
Слайд 25Топология типа «звезда»
- к каждому компьютеру подходит отдельный кабель из
одного центрального узла.
Обычно при такой схеме соединения центральным узлом является более мощный ПК.
Слайд 26
Достоинства:
каждый периферийный узел имеет свою отдельную линию связи с центральным узлом;
значительно упрощается взаимодействие узлов ЛВС друг с другом;
позволяет использовать более простые сетевые адаптеры;
легко искать неисправность в сети;
легко подключить новый ПК;
имеется возможность централизованного управления.
Слайд 27
Недостатки:
работоспособность ЛВС целиком зависит от центрального узла (выход из строя центрального
узла приводит к остановке сети);
отказ хаба влияет на работу всей сети;
большой расход кабеля;
Слайд 28Примеры топологии типа «звезда»
Топология сети предприятия.
Слайд 30В случае надобности можно объединить вместе несколько сетей с топологией «звезда»,
при этом конфигурация сети получается разветвлённой.
Слайд 31
Звездообразные топологии широко используются в современных локальных сетях. Причиной такой популярности
является гибкость, возможность расширения и относительно низкая стоимость развертывания по сравнению с более сложными топологиями локальных сетей со строгими методами доступа к среде передачи данных. Рассматриваемая архитектура не только сделала шинные и кольцевые топологии принципиально устаревшими, но и сформировала базис для создания следующей топологии локальных сетей - коммутируемой.
Слайд 33Коммутируемая топология
Коммутатор (switch) является многопортовым устройством канального уровня (второй уровень
справочной модели OSI). Коммутатор «изучает» МАС-адреса и накапливает данные о них во внутренней таблице. Между автором кадра и предполагаемым получателем коммутатор создает временное соединение, по которому и передается кадр.
Слайд 34
В стандартной локальной сети, реализующей коммутируемую топологию, все соединения устанавливаются через
коммутирующий концентратор.
Каждому порту, а следовательно, и подключенному к порту устройству, выделена собственная полоса пропускания.
Слайд 37
Объединенные в последовательную цепочку концентраторы.
Слайд 38Коммутаторы повышают производительность локальной сети двумя способами.
Первый способ заключается в расширении
полосы пропускания, доступной сетевым устройствам. Например, коммутатор-концентратор Ethernet с восемью портами обладает таким же количеством отдельных доменов по 10 Мбит/с каждый, обеспечивая суммарную пропускную способность 80 Мбит/с.
Второй способ повышения производительности локальной сети сводится к уменьшению количества устройств, которые вынуждены использовать все сегменты полосы пропускания.
Слайд 39Выбор подходящей топологии
Четыре рассмотренные топологии можно считать элементарными блоками для
построения локальных сетей. Их можно комбинировать всевозможными способами и расширять. При выборе топологии следует учитывать в первую очередь требования к производительности сети конкретных приложений-клиентов. Вполне вероятно, что идеальным вариантом окажется комбинация основных топологий.
Слайд 40 Сложные топологии
Сложные топологии являются расширениями и/или комбинациями основных физических топологий. Сами
по себе основные топологии целесообразно использовать только в небольших локальных сетях. Возможность расширения сетей основных топологий чрезвычайно ограничена. Гораздо выгоднее оказывается создать сложную топологию, объединив для этого в одну локальную сеть сегменты различных топологий.
Слайд 41Последовательная цепочка
Простейшая из сложных топологий последовательно соединяет все концентраторы сети (см.
рис. 5.6). Подобная схема получила название последовательной цепочки (daisy chaining). Соединения между концентраторами устанавливаются с помощью их же портов. В результате построение объединяющей магистрали такого типа не связано с дополнительными расходами.
Слайд 42
Создание связи между концентраторами небольших локальных сетей представляет собой довольно привлекательный
способ объединения небольших локальных сетей. Последовательную цепочку несложно построить, для ее администрирования не нужны специальные навыки. Исторически сложилось так, что именно эта топология чаще всего использовалась для объединения локальных сетей первого поколения.
Слайд 43Топология Token Ring
Эта топология основана на топологии "физическое кольцо с
подключением типа звезда". В данной топологии все рабочие станции подключаются к центральному концентратору (Token Ring) как в топологии физическая звезда. Центральный концентратор - это интеллектуальное устройство, которое с помощью перемычек обеспечивает последовательное соединение выхода одной станции со входом другой станции.
Слайд 44
Другими словами с помощью концентратора каждая станция соединяется только с двумя
другими станциями (предыдущей и последующей станциями). Таким образом, рабочие станции связаны петлей кабеля, по которой пакеты данных передаются от одной станции к другой и каждая станция ретранслирует эти посланные пакеты. В каждой рабочей станции имеется для этого приемо-передающее устройство, которое позволяет управлять прохождением данных в сети. Физически такая сеть построена по типу топологии “звезда”.
Слайд 45
Концентратор создаёт первичное (основное) и резервное кольца. Если в основном кольце
произойдёт обрыв, то его можно обойти, воспользовавшись резервным кольцом, так как используется четырёхжильный кабель. Отказ станции или обрыв линии связи рабочей станции не вличет за собой отказ сети как в топологии кольцо, потому что концентратор отключет неисправную станцию и замкнет кольцо передачи данных.
Слайд 46
В архитектуре Token Ring маркер передаётся от узла к узлу по
логическому кольцу, созданному центральным концентратором. Такая маркерная передача осуществляется в фиксированном направлении (направление движения маркера и пакетов данных представлено на рисунке стрелками синего цвета). Станция, обладающая маркером, может отправить данные другой станции.
Слайд 47
Для передачи данных рабочие станции должны сначала дождаться прихода свободного маркера.
В маркере содержится адрес станции, пославшей этот маркер, а также адрес той станции, которой он предназначается. После этого отправитель передает маркер следующей в сети станции для того, чтобы и та могла отправить свои данные.
Один из узлов сети (обычно для этого используется файл-сервер) создаёт маркер, который отправляется в кольцо сети. Такой узел выступает в качестве активного монитора, который следит за тем, чтобы маркер не был утерян или разрушен.
Слайд 48
Преимущества сетей топологии Token Ring:
топология обеспечивает равный доступ ко всем рабочим
станциям;
высокая надежность, так как сеть устойчива к неисправностям отдельных станций и к разрывам соединения отдельных станций.
Слайд 49
Недостатки сетей топологии Token Ring:
- большой расход кабеля и соответственно
дорогостоящая разводка линий связи.
Слайд 50Древовидная топология
Древовидная сеть - сеть, которая содержит более двух оконечных узлов
и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь.
Слайд 52Ячеистая топология
Ячеистая сеть - сеть, которая содержит по крайней мере два
узла, имеющих два или более пути между ними.
Слайд 54В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те... (продолжите
предложение)
Слайд 58Иерархии
Иерархические топологии предполагают использование более чем одного уровня концентраторов. Каждый
уровень выполняет отдельную сетевую функцию. На нижний ярус концентраторов возлагается задача обработки запросов на соединение между рабочими станциями и серверами. Ярусы более высоких уровней агрегируют низшие ярусы. Иерархическое упорядочение оптимальным образом подходит для локальных сетей среднего и большого размера при условии, что предполагается их дальнейшее расширение и повышение интенсивности трафика.
Слайд 59 Иерархические кольца
Реализующие кольцевую топологию сети расширяются путем установления соединения
между несколькими кольцами способом, проиллюстрированным на рисунке
Топология иерархического кольца
Слайд 60
Для соединения рабочих станций и серверов используется столько колец, сколько необходимо
для поддержки необходимой производительности. Кольцо второго яруса, будь то Token Ring или FDDT, используется для межсоединения всех колец пользовательского уровня и обеспечения доступа к глобальной сети.
Небольшие локальные сети расширяются путем установления иерархических соединений между несколькими кольцами.
Слайд 61
На этом рисунке представлено эстафетное кольцо 16 Мбит/с (логически показано как
кольцо, хотя на самом деле является архитектурой типа «звезда»), которое используется для объединения пользовательских станций, а также кольца FDDI, которые используются на уровне серверов и магистрали.
Слайд 62 Иерархические звезды
Звездные топологии также могут быть созданы путем иерархического объединения
нескольких несложных сетей такой же архитектуры.
Звездные топологии также могут быть созданы путем иерархического объединения нескольких несложных сетей такой же архитектуры.
Слайд 64Иерархические комбинации
Общая производительность сети может быть повышена только в случае
соблюдения всех требований, которые накладываются на отдельные компоненты.
Современные коммутирующие концентраторы позволяют одновременно использовать преимущества нескольких технологий. Для поддержки новой топологии достаточно вставить в концентратор соответствующую плату.
Иерархическая топология представляет собой комбинацию различных топологий
Слайд 65Комбинированная иерархическая топология
В этом примере комбинированной иерархической топологии магистраль, поддерживающая
асинхронный режим передачи (Asynchronous Transfer Mode - ATM), используется для соединения пользовательских концентраторов. Серверы объединены в кольцо FDDI, в то время как пользовательские станции используют стандарт Ethernet.
Слайд 66Топология локальной сети определяется на основе нескольких факторов:
физические ограничения на общую
протяжённость сети;
количество сегментов и узлов в сети;
надёжность сети;
балансировка нагрузки;
стоимость и экономичность;
возможность и удобство прокладки кабеля;
стационарность соединений и т. д.
Выбор топологии сети определяет выбор сетевого оборудования.
Слайд 67 заключение
Топология локальной сети является одним из самых критичных факторов, влияющих на
производительность. В случае необходимости четыре основные топологии (коммутируемую, звездообразную, кольцевую и шинную) можно комбинировать произвольным образом. Возможные комбинации не ограничены рассмотренными в этой презентации. Большинство современных технологий локальных сетей не только приветствуют, но даже обязывают использовать творческий подход. Очень важно разбираться в преимуществах и недостатках топологий, влияющих на производительность сети. Кроме того, следует учитывать и такие казалось бы необъективные факторы, как расположение рабочих станций в здании, пригодность кабеля, а также даже тип и способ проводки.
Слайд 68
В конечном счете основным критерием выбора удачной топологии являются требования пользователей
к производительности. Такие факторы, как стоимость, предполагаемая модернизация и ограничения существующих технологий, играют второстепенную роль.