Топологии компьютерных сетей

Линейная сеть
Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.

Общая шина
В этом случае подключение и обмен данными производится через общий канал связи, называемый общей шиной.

Кольцевая сеть
Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви

Звездообразная сеть
Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.

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.

Полносвязная сеть.
Сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами.(K=N*(N-1)/2 )

Одноранговые и иерархические сети
С точки зрения организации взаимодействия компьютеров, сети делят на одноранговые (Peer-to-Peer Network) и с выделенным сервером (Dedicated Server Network).

Одноранговые сети
Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере.
Достоинства одноранговых сетей:
1. Наиболее просты в установке и эксплуатации.
2. Операционные системы DOS и windows обладают всеми необходимыми функциями, позволяющими строить одноранговую сеть.
Недостатки:
В условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты информации. Поэтому такой способ организации сети используется для сетей с небольшим количеством компьютеров и там, где вопрос защиты данных не является принципиальным.

Иерархические сети
В иерархической сети при установке сети заранее выделяются один или несколько компьютеров, управляющих обменом данных по сети и распределением ресурсов. Такой компьютер называют сервером
Иерархическая модель сети является наиболее предпочтительной, так как позволяет создать наиболее устойчивую структуру сети и более рационально распределить ресурсы
Также достоинством иерархической сети является более высокий уровень защиты данных.
К недостаткам иерархической сети, по сравнению с одноранговыми сетями, относятся:
1. Необходимость дополнительной ОС для сервера.
2. Более высокая сложность установки и модернизации сети.
3. Необходимость выделения отдельного компьютера в качестве сервера

Две технологии использования сервера
Различают две технологии использования сервера: технологию файл-сервера и архитектуру клиент-сервер
В первой модели используется файловый сервер, на котором хранится большинство программ и данных. По требованию пользователя ему пересылаются необходимая программа и данные. Обработка информации выполняется на рабочей станции.
В системах с архитектурой клиент-сервер обмен данными осуществляется между приложением-клиентом (front-end) и приложением-сервером (back-end).

ETHERNET ТЕХНОЛОГИИ

The Original Ethernet
The Original Ethernet
Original picture drawn by Bob Metcalfe,
inventor of Ethernet (1972 – Xerox PARC)

Базовые спецификации Ethernet
10BASE5
10BASE2
10BASE-T
100BASE-T
1Gb Ethernet
10Gb Ethernet
40Gb Ethernet

Алгоритм CSMA/CD
Алгоритм CSMA/CD
0 ≤ r < 2k, где k=min(n,10)
r - величина ожидания слотов перед n-ой попыткой

Псевдопрограмма BackOff-алгоритма:
var maxBackOff: 2..1024;
procedure BackOff;
begin
if attempts = 1 then maxBaxoff :=2
else if attempts <=backOffLimit then maxBackOff := maxBackOff*2;
Wait(slotTime*Random(0, maxBackOff))
end; {BackOff)

Ethernet Segments
Ethernet Segments

10BASE5
10BASE5

Стандарты IEEE и модель OSI ISO (ВОС МОС)
Стандарты IEEE и модель OSI ISO (ВОС МОС)
802.1 Архитектура и общее
представление
802.2 Управление логическим
соединением Logical Link Control (LLC)
Сетевой
Канальный
Физический
Физический
Физический
Физический
802.3
802.4
802.5
MAC
MAC
MAC
OSI Reference Model
IEEE LAN Standards
802.3
802.4
802.5
(CSMA/CD)
(Token-bus)
(Token-Ring)

Оборудование компьютерных сетей
Оборудование компьютерных сетей
Линия связи и интерфейсы
Сетевая карта
Трансивер (transceiver)
Повторитель (Repeater)
Концентратор (Hub)
Мост (Bridge)
Коммутатор (Switch)
Маршрутизатор (Router)

Линии связи
Линии связи
Кабельные линии связи
Беспроводные линии связи
Витая пара
Коаксиал
Оптоволокно

Сетевая карта
Сетевая карта
Сетевая карта воспринимает команды и данные от сетевой операционной системы, преобразует эту информацию в один из стандартных форматов и передает ее в сеть через подключенный к карте кабель. Каждая карта имеет уникальный номер.
Compex RE100TX PCI 10/100

Соединители
Соединители
Интерфейс RJ-45
Интерфейс BNC

Трансивер
Трансивер
Трансивер устанавливается непосредственно на кабеле и питается от сетевой карты компьютера. С сетевой картой трансивер соединяется интерфейсным кабелем AUI (Attachment Unit Interface).

Пример использования моста
Пример использования моста

Пример концентратора
с тремя портами
Пример концентратора
с тремя портами
T
R
T
R
T
R
R
T
R
T
R
T
Концентратор
Компьютер
Сетевая карта
Обозначение: Т-передатчик; R-приемник

BNC Cable Connector
BNC Cable Connector

Пример сети на концентраторе
Пример сети на концентраторе
Технология: Ethernet 10 Мбит/с
Среда передачи: Витая пара

Мост
Мост
Мост делит физическую среду передачи сети на части, передавая информацию из одного сегмента в другой только в том случае, если адрес компьютера назначения принадлежит другой подсети.
TinyBridge

Коммутатор
Коммутатор
Коммутатор по назначению не отличается от моста, но обладает более высокой производитель-ностью так, как мост в каждый момент времени может осуществлять передачу кадров только между одной парой портов, а коммутатор одновременно поддерживает потоки данных между всеми своими портами.
COMPEX SRX1216 Dual Speed Switch 16 port 10/100 MBit/S (16UTP) RM

STP and UTP Cable
STP and UTP Cable

Fiber-Optic Cable
Fiber-Optic Cable

ThickNet (10Base5)
ThickNet (10Base5)
Figure 8.8

ThinNet Components
ThinNet Components
Figure 8.7