Билет №22. Классификация вычислительных сетей

В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают вычислительные сети:

• Глобальные сети(Wide Area Network — WAN) — сети, объединяющие тысячи узлов, удаленность которых может достигать нескольких тысяч километров. Глобальные сети объединяют абонентов, которые могут находиться в разных странах и на разных континентах. В связи с большой сложностью такие сети имеют иерархическую структуру.

• Региональные сети(Metropolitan Area Network — MAN) — сети, объединяющие абонентов района, города, области. Удаленность абонентов обычно составляет десятки— сотни километров.

• Локальные сети(Local Area Network — LAN) — сети, объединяющие до нескольких сотен узлов, удаление которых не превышает нескольких километров. Обычно локальные ВС создают в пределах одного здания.

• Системные сети(Storage or system Area Network — SAN) — это высокопроизводительные ВС, объединяющие до нескольких сотен узлов, с длиной связей до100 м, располагаемые чаще всего в специальном машинном зале.

Различают интегрированные сети, неинтегрированные сети и подсети. Интегрированная вычислительная сеть(интерсеть) представляет собой взаимосвязанную совокупность многих вычислительных сетей, которые в интерсети называются подсетями.

В зависимости от топологии соединений узлов различают сети шинной (магистральной), кольцевой, звездной, иерархической, произвольной структуры.

Среди ЛВС наиболее распространены(рис. 1.1):

• шинная(bus) - локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь и данные, передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных(последнее свойство называют широковещательностью);

• кольцевая(ring) - узлы связаны кольцевой линией передачи данных(к каждому узлу подходят только две линии); данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети;

• звездная(star) - имеется центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов. В зависимости от способа управления различают сети:

• "клиент/сервер" - в них выделяется один или несколько узлов(их название- серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы(клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети клиент/сервер различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами по типам серверов(например, файл-серверы, серверы баз данных). При специализации серверов по определенным приложениям имеем сеть распределенных вычислений. Такие сети отличают также от централизованных систем, построенных на мэйнфреймах;

• одноранговые- в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект(устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером- объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.

В зависимости от типа ЭВМ разделяют на:

одинаковые или неодинаковые ЭВМ применяют в сети, различают сети однотипных ЭВМ, называемые однородными, и разнотипных ЭВМ- неоднородные(гетерогенные). В крупных автоматизированных системах, как правило, сети оказываются неоднородными.

Сети также различают в зависимости от используемых в них протоколов и по способам коммутации:

• с коммутацией каналов– установление непосредственного физического соединения между отправителем и получателем из нескольких последовательно соединённых каналов. Образуется на весь сеанс связи. Затем может разрушиться.

• с коммутацией сообщений. Передача в виде дискретных порций между источником и получателем. При передаче сообщений указывается адрес. Передача осуществляется через центры коммутации каналов(ЦКС), которые передают сообщение по свободным в данный момент времени каналам. В ЦКС осуществляется промежуточное хранение в памяти, контроль ошибок, преобразование форматов данных и т.п. Таким образом, СПД с КС устанавливает виртуальный канал, устраняет недостатки СПД с КК. Однако, сложно в диалоговом режиме.

• с коммутацией пакетов. Сообщение делится на пакеты фиксированной длины (например, 1 Кб), каждый сопровождается адресом отправителя, адресом получателя и номером пакета в сообщении. Пакеты передаются по сети как независимые сообщения. В пункте назначения осуществляется накопление пакетов и формирование исходного сообщения. Пакеты одного сообщения могут передаваться одновременно по различным маршрутам. Это повышает надёжность передачи сообщения, уменьшает вероятность ошибок и время занятости повторными передачами. Сочетает преимущества КК и КС. По видам связи и режимам работы сетей передачи сообщений. Связь может быть односторонней(симплексной), с попеременной передачей информации в обоих направлениях(полудуплексной) или одновременной в обоих направлениях(дуплексной). Первоначальными видами сообщений могут быть голос, изображения, текст, данные. Для передачи звука традиционно используется телефон, изображений- телевидение, текста- телеграф(телетайп), данных- вычислительные сети. Передача документов (текста) может быть кодовой или факсимильной. Для передачи в единой среде звука, изображений и данных применяют сети, называемые сетями интегрального обслуживания.

По методу доступа сети разделяют на:

• Случайный(при децентрализованном управлении) – все станции равноправны. Каждая может обратиться в любое время. Возможны конфликты. Сокращение конфликтов– предварительное прослушивание шины. Если занята– станция возобновляет попытку занять шину. Применяется лишь в незагруженных сетях. Низкий КПД канала.

• Детерминированный– определённое время выхода в сеть. Могут быть приоритеты.

o Маркерный метод. Передачу производит только абонент, у которого есть в данный момент времени маркер. Остальные работают на приём. Передачу маркера от станции к станции задаёт управляющая станция сети. Получивший маркер абонент выдаёт в шину кадр информации. Если кадра нет, то сразу передаёт маркер другому абоненту согласно установленному правилу. Смену правила передачи маркера производит управляющая станция сети.

o Метод деления на временные интервалы. Применяется в кольцевых сетях. Осуществляется передача кадрами фиксированной длины. В кольцевом канале управляющая сигналами станция выделяет временные сегменты фиксированной длины. Сегменты циркулируют по кольцу. Каждая станция может поместить свой кадр данных в один из них, который помечен как свободный. Сегмент становится занятым. После доставки адресату сегмент освобождается.