КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Классификация сетей:
по масштабу: локальные и глобальные (распределенные), городские…
по архитектуре: Ethernet, Arcnet, SDH, ATM,...
по топологии (физическая, логическая) : полносвязная, ячеистая, шина, звезда, кольцо, смешанная.
по проводящей среде: кабельные и безкабельные, коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно, радиосвязь (радиорелейная, сотовая, спутниковая, WiFi, Bluetouch), инфракрасная, опто-воздушная, кабельное TV, силовая сеть.
по типу серверов (NW, Windows, Unix),
по способу обслуживания (одноранговые сети, «облако», grid-сети, …),
…
Информационно-коммуникационные сети

Классификация сетей по организации и масштабу
Локальные вычислительные сети (ЛВС, LAN),
Распределенные сети (WAN),
Глобальные сети
Городские сети (MAN),
Корпоративные сети,
Сети операторов связи (провайдеры),

Классификация сетей по архитектуре
Ethernet (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet),
ArcNet, TokenRing,
FrameRelay,
FDDI,
ATM,
SDH (SONET),
Архитектуры “точка-точка” (xDSL, V.90, др.)
Архитектура сети определяет совокупность технических и программных средств, алгоритмов и технологий организации физического и канального уровня, позволяющих организовать передачу фреймов между узлами сети.

Классификация сетей по топологии

Классификация сетей по топологии

Классификация сетей по топологии
Логические конфигурации сетей – кольцо, звезда, шина,
реализованные в топологии «Звезда»

Электрический сигнал в медном кабеле
Световой сигнал в волоконно-оптическом кабеле Электромагнитный сигнал в радиоэфире
Световой сигнал в воздушном пространстве
Классификация сетей по среде передачи,
виды сигналов и физическая среда:

Кабель «витая пара»
Неэкранированная витая пара
(UTP -Unshielded twisted pair):
Категория 1, 1 пара, полоса частот до 0,1 МГц), - телефонная связь;
Категория 2 (UTP cat 2), 2 пары, полоса частот до 1 МГц - передача данных до 4 Мбит/с, телефонная связь;
Категория 3 (UTP cat 3), 4 пары, полоса частот до 16 МГц - передача данных до 10 Мбит/с (100Мбит/с), телефонная связь;
Категория 5 (UTP cat 5), 4 пары, полоса частот до 100 МГц - передача данных до 100 Мбит/с (1000 Мбит/с);
Категория 5е (UTP cat 5е), 4 пары, полоса частот до 125 МГц - передача данных до 1000 Мбит/с;
Категория 6 (UTP cat 6), 4 пары, полоса частот до 250 МГц - передача данных до 1000 Мбит/с;
Категория 6а (UTP cat 6а), 4 пары, полоса частот до 500 МГц - передача данных до 10 Гбит/с;

Виды металлических кабелей
Неэкранированная витая пара
(UTP -Unshielded twisted pair):
патч-корд (patch-cord)
Разъем RJ-45

Виды металлических кабелей
Неэкранированная витая пара
(UTP -Unshielded twisted pair):

Виды металлических кабелей
Неэкранированная витая пара
(UTP -Unshielded twisted pair):
Розетка RJ-45 (UTP)

Кабель «витая пара»
Экранированная витая пара
(S/FTP- (Screened Fully Shielded Twisted Pair):
Категория 7 (cat 7), 4 пары, полоса частот до 700 МГц - передача данных до 10 Гбит/с, передача видеосигнала.

Виды металлических кабелей
Коаксиальный кабель (coaxial)

Виды оптических кабелей:
Оптические разъемы:
Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС):
Одномодовое волокно:
Многомодовое волокно:
FC
LC

Организация кабельных линий

Организация кабельных линий

Классификация по способу организации совместного использования сетевых ресурсов.
Одноранговая сеть

Классификация по способу организации совместного использования сетевых ресурсов.
Сеть с выделенным сервером.

Классификация по способу организации совместного использования сетевых ресурсов.
Смешанная сеть.

Гетерогенные сети

Современные сети, как правило, строятся с использованием нескольких технологий.
В состав больших сетей могут входить сегменты с различной архитектурой, различными серверными системами, различными клиентскими операционными системами. Такие сети называются гетерогенными.
Мультисервисная сеть – сеть, которая используется не только для передачи данных, но и для телефонной связи, видеотрансляций и т.д.

Методы доступа к разделяемой среде

Физический уровень выполняет передачу битов по физическим каналам, таким, как коаксиальный кабель, витая пара или оптоволоконный кабель. На этом уровне определяются характеристики физических сред передачи данных и параметров электрических сигналов.
Канальный уровень обеспечивает передачу кадра данных между любыми узлами в локальных сетях или между двумя соседними узлами в распределенных сетях. В протоколах канального уровня заложена процедура передачи кадров между компьютерами и способы их адресации. Адреса, используемые на канальном уровне в локальных сетях, часто называют МАС-адресами.

На физическом уровне информация представляет собой поток битов.
Задача физического уровня - доставить по среде передачи каждый бит информации без искажений.
Функции физического уровня выполняются сетевыми адаптерами.

Канальный уровень (data link layer) – обеспечивает «прозрачную» передачу пакетов сетевого уровня. Выполняет:
Создание логического соединения между узлами ЛВС;
Согласование параметров приемника и передатчика (скорость, формат и др.);
Обеспечение надежной передачи кадров между узлами (обнаружение ошибок, коррекция ошибок, повторная передача).
Пакеты данных, полученные от драйвера сетевого уровня, помещаются в один или несколько кадров (frame), состоящих из поля данных и заголовка. Размер кадра определяется особенностями архитектуры (Etnernet – 46-1500 байт, Token Ring -4500, ATM - 53 ).
Протоколы канального уровня реализуются средствами сетевых адаптеров и их драйверов.

Канальный уровень:
LLC (Logical Link Control) - протокол (подуровень) управления логическим каналом.
MAC (Media Access Control) – протокол (подуровень) управления доступом к среде.

Технологии организации локальных сетей
Технологии организации распределенных сетей

Gigabit Ethernet
Fast Ethernet
xDSL
RadioEthernet
ATM, MPLS, SDH
Ethernet
FastEthernet
xDSL
PPP (V.90)
VPN (Internet)

Стандарты организации сетей:
Международная организация по стандартизации (ISO 8802-1...5 ),
Международный союз электросвязи (ITU),
Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE 802.х),
Национальные стандарты (ГОСТ, СТБ, ANSI),
Стандарты и спецификации специальных объединений (ISOC, RFC, IEC),
Стандарты фирм (Cisco, IBM, …).

802.1 - Internetworking - объединение сетей;
802.2 - Logical Link Control, LLC - управление логической передачей данных;
802.3 - Ethernet с методом доступа CSMA/CD;
802.4 - Token Bus LAN - локальные сети с методом доступа Token Bus;
802.5 - Token Ring LAN - локальные сети с методом доступа Token Ring;
802.6 - Metropolitan Area Network, MAN - сети мегаполисов;
802.7 - Broadband Technical Advisory Group - техническая консультационная группа по широкополосной передаче;
802.8 - Fiber Optic Technical Advisory Group - техническая консультационная группа по волоконно-оптическим сетям;
802.9 - Integrated Voice and data Networks - интегрированные сети передачи голоса и данных;
802.10 - Network Security - сетевая безопасность;
802.11 - Wireless Networks - беспроводные сети;
802.12 - Demand Priority Access LAN, l00VG-AnyLAN - локальные сети с методом доступа по требованию с приоритетами;
802.15 - Wireless Personal Area Networks (PANs);
802.16 - Broadband Wireless Metropolitan Area Networks (MANs)
http://standards.ieee.org/

Доступ к разделяемой среде

Метод доступа в канал – это правила, которые описывают, как устройства разделяют канал связи, обращаются к каналу и освобождают его.

Алгоритмы управления доступом к среде:
вероятностные
Метод случайного доступа (соревнование) (Ethernet);
детерминированные
Метод маркерного доступа (Token Ring, FDDI, Acrnet)
Поллинг (голосование) (Wi-Max).

Схема возникновения коллизии в методе случайного доступа CSMA/CD
(tp - задержка распространения сигнала между станциями A и B)
метод
коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий
(carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD).

Collision domain
(область коллизий,
коллизионный домен)
Часть сети (сегмент), в котором станции используют общую среду передачи. При попытке одновременной передачи данных двумя или более станциями возникает конфликт (коллизия).

СЕГМЕНТАЦИЯ

CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) — множественный доступ с прослушиванием несущей и избежанием коллизий. Узел, готовый послать кадр, прослушивает линию. При отсутствии несущей он посылает короткий сигнал запроса на передачу (RTS) и определенное время ожидает ответа (CTS) от адресата назначения. При отсутствии ответа (коллизия) попытка передачи откладывается, при получении ответа в линию посылается кадр. При широковещательной передаче (запрос RTS содержит 255), ответ CTS не ожидается. Метод не позволяет полностью избежать коллизий, но они обрабатываются на вышестоящих уровнях протокола. (Apple LocalTalk, 802.11 ).

Для доступа к сетевой среде станция должна получить пакет-маркер (токен). Получив маркер, сетевое устройство может начать передачу данных, а завершив эту процедуру, устройство должно переслать маркер следующей сетевой станции.
логическое кольцо
Token ring
FDDI

Логическая шина
(эстафетная передача)
1
4
5
17
6
7
8
9

поллинг (polling) — опрос готовности, выполняемый ведущим устройством, и передачу права доступа в соответствии с определенным (установленным) регламентом, применяется в широкополосных беспроводных технологиях (WiMax)

Модель обслуживания

Ethernet – 30%
Token Ring, FDDI – 60-70%