Principiul arhitectural al rețelelor de construcție
Principiul arhitectural al construirii rețelelor (cu excepția rețelelor peer-to-peer, în care computerele sunt echivalente) se numește "client-server".
Într-o rețea peer-to-peer, toate computerele sunt egale. Fiecare dintre ele poate funcționa ca un server, adică oferă fișiere și resurse hardware (unități, imprimante etc.) altor calculatoare și în rolul unui client care utilizează resursele altor computere. De exemplu, dacă o imprimantă este instalată pe computerul dvs., toți ceilalți utilizatori ai rețelei o pot imprima și, la rândul său, puteți lucra cu Internetul care este conectat la el printr-un computer vecin.
Cele mai importante concepte ale teoriei rețelelor "client-server" sunt "abonat", "server", "client".
Un abonat (nod, gazdă, post) este un dispozitiv conectat la rețea și participă activ la schimbul de informații. Cel mai adesea, abonatul (nodul) rețelei este un computer, dar abonatul poate fi, de exemplu, o imprimantă de rețea sau un alt dispozitiv periferic care se poate conecta direct la rețea.
Un server este un abonat (nod) al unei rețele care furnizează resurse altor abonați, dar nu utilizează resursele. Astfel, servește rețelei. Serverele din rețea pot fi multiple și nu este necesar ca serverul să fie cel mai puternic computer. Un server dedicat este un server care se ocupă numai de sarcinile de rețea. Un server nerezolvat poate efectua și alte sarcini în plus față de întreținerea rețelei. Un tip specific de server este o imprimantă de rețea.
Un client este abonat la o rețea care utilizează numai resurse de rețea, dar nu renunță la resursele sale către rețea, adică la rețeaua care o servește și o utilizează numai. Un computer client este numit adesea o stație de lucru. În principiu, fiecare computer poate fi atât un client, cât și un server.
Sub server și client înțeleg adesea nu computerele în sine, ci aplicațiile software care rulează pe ele. În acest caz, aplicația care dă resurse doar rețelei este serverul și apoi aplicația care utilizează numai resursele de rețea - clientul.
Topologia rețelelor locale
Topologia (configurația, configurația, structura) unei rețele de calculatoare se referă, de obicei, la locația fizică a computerelor de rețea relativ una față de cealaltă și la modul în care acestea sunt conectate prin linii de comunicații. Este important de reținut că conceptul de topologie se referă, în primul rând, la rețelele locale în care structura conexiunilor poate fi ușor urmărită. În rețelele globale, structura de comunicare este de obicei ascunsă de utilizatori și nu este foarte importantă, deoarece fiecare sesiune de comunicare poate fi făcută pe calea sa proprie.
Topologia determină cerințele hardware, tipul de cablu utilizat, metodele cele mai acceptabile și cele mai convenabile pentru gestionarea schimbului, fiabilitatea operării și posibilitățile de extindere a rețelei. Și deși nu este deseori alegerea unei topologii pentru utilizatorul rețelei, este necesar să se cunoască caracteristicile principalelor topologii, meritele și dezavantajele acestora.
Există trei topologii de rețea de bază:
a) topologia magistralei
Bus - toate computerele sunt conectate în paralel cu o singură linie de comunicație. Informațiile de pe fiecare computer sunt transferate simultan pe toate celelalte computere (Figura 1).
Topologia autobuzului (sau, așa cum se mai numește și autobuzul comun), prin structura sa, presupune identitatea echipamentului de rețea al computerelor, precum și egalitatea tuturor abonaților în accesarea rețelei. Computerele din autobuz pot transmite doar la rândul lor, deoarece linia de comunicație este unică în acest caz. Dacă mai multe computere transmit simultan informații, acestea vor fi distorsionate ca urmare a suprapunerii (conflict, coliziune). În autobuz, așa-numitul mod de schimb semiplex (în ambele direcții, dar la rândul său, dar nu simultan) este întotdeauna implementat.
În topologia magistralei, nu există un abonat central clar exprimat, prin care sunt transmise toate informațiile, ceea ce îi sporește fiabilitatea (de fapt, în cazul în care centrul eșuează, întregul sistem pe care îl gestionează). Adăugarea de noi abonați la autobuz este destul de simplă și de obicei este posibilă chiar și în timp ce rețeaua funcționează. În majoritatea cazurilor, utilizarea unei magistrale necesită o cantitate minimă de cablu de conectare în comparație cu alte topologii.
Deoarece abonatul central este absent, rezolvarea eventualelor conflicte în acest caz se face pe echipamentul de rețea al fiecărui abonat individual. În legătură cu aceasta, echipamentul de rețea cu o topologie a magistralei este mai complicat decât în cazul altor topologii. Cu toate acestea, datorită răspândirii largi a rețelelor cu topologia autobuzului (în special cea mai populară rețea Ethernet), costul echipamentelor de rețea nu este prea mare.
Fig. 2. Pauză de cablu în rețea cu topologie bus
Un avantaj important al magistralei este că, în cazul în care oricare dintre calculatoarele din rețea nu reușește, mașinile care se pot întrebuința vor putea continua schimbul normal.
În cazul unei întreruperi sau deteriorări a cablului, coordonarea liniei de comunicație este întreruptă, iar schimbul se termină chiar și între acele computere care au rămas conectate între ele. Un scurtcircuit în orice punct al cablului autobuzului dezactivează întreaga rețea.
Eșecul echipamentului de rețea al oricărui abonat din magistrală poate dezactiva întreaga rețea. În plus, un astfel de refuz este dificil de localizat, deoarece toți abonații sunt conectați în paralel și este imposibil să se înțeleagă care dintre ele este necorespunzător.
Când trece prin linia de comunicație a rețelei cu topologia magistralei, semnalele de informație sunt slăbite și nu pot fi restaurate în nici un fel, ceea ce impune restricții stricte asupra lungimii totale a liniilor de comunicație. Și fiecare abonat poate recepționa de la rețea semnale de diferite nivele în funcție de distanța față de abonatul care trimite. Acest lucru creează cerințe suplimentare asupra nodurilor de recepție ale echipamentelor de rețea.
Dacă presupunem că semnalul de cablu de rețea este atenuat la un nivel maxim admisă pentru lungimea L, etc, atunci lungimea totală a magistralei nu poate depăși valoarea L ST. In acest sens, autobuzul oferă cea mai mică lungime comparativ cu alte topologii de bază.
Pentru a mări lungimea topologia rețelei folosesc adesea mai multe segmente de autobuz (unele porțiuni ale rețelei, fiecare reprezentând un autobuz) interconectate prin amplificatoare și semnale reductori speciale -. Repetoarelor sau repetoare (Fig 3 ilustrează conectarea a două segmente de limita de lungime rețeaua în acest caz crește la 2 L pr, deoarece fiecare dintre segmente poate fi lungimea L pr). Cu toate acestea, o astfel de extindere a lungimii rețelei nu poate continua pe termen nelimitat. Limitările privind lungimea sunt legate de viteza finală a propagării semnalelor de-a lungul liniilor de comunicație.
Fig. 3. Conectarea segmentelor de rețea de tip bus cu ajutorul unui repetor
b) topologia stelei;
O stea (stea) - celelalte computere centrale sunt conectate la un computer central, fiecare folosind o linie de comunicație separată (Figura 4). Informațiile de la computerul periferic sunt transmise numai la computerul central, de la computerul central la unul sau mai multe computere periferice.
O stea este singura topologie de rețea cu un centru explicit alocat, la care sunt conectați ceilalți abonați. Schimbul de informații se efectuează exclusiv prin computerul central, care este încărcat greu, astfel încât, de regulă, nu se poate face nimic altceva decât rețeaua. Este clar că echipamentul de rețea al abonatului central ar trebui să fie mult mai complex decât echipamentele periferice. La egalitatea tuturor abonaților (ca în autobuz), în acest caz, nu pot vorbi. De obicei, computerul central este cel mai puternic, este că toate funcțiile de gestionare a schimbului sunt atribuite. În principiu, nu există conflicte în rețea cu topologia stea, deoarece controlul este complet centralizat.
Dacă vorbim despre computer toleranta la erori stele, eșecul de calculator sau de rețea a echipamentelor periferice nu afectează funcționarea restului rețelei, dar orice defecțiune a computerului centrale nu toată rețeaua inutilizabil. În acest sens, ar trebui luate măsuri speciale pentru a îmbunătăți fiabilitatea calculatorului central și a echipamentelor sale de rețea.
O pauză de cablu sau un scurtcircuit în acesta cu o topologie a stelelor sparge schimbul cu un singur computer, iar toate celelalte computere pot funcționa în mod normal.
Spre deosebire de autobuz, în stea există doar doi abonați pe fiecare linie de comunicație: centrala și unul dintre periferice. De cele mai multe ori, pentru conectarea lor, se folosesc două linii de comunicații, fiecare transmițând informații într-o direcție, adică pe fiecare linie de comunicație există un singur receptor și un transmițător. Aceasta este așa-numita transmisie punct-la-punct. Toate acestea simplifică foarte mult echipamentul de rețea în comparație cu autobuzul și elimină necesitatea terminatoarelor externe suplimentare.
Un defect serios al topologiei stelei este limitarea rigidă a numărului de abonați. În mod tipic, abonatul central nu poate servi mai mult de 8-16 abonați periferici. În aceste limite, conectarea noilor abonați este destul de simplă, dar dincolo de ele este pur și simplu imposibilă. Într-o stea este posibil să se conecteze în loc de un periferic un alt abonat central (ca rezultat, o topologie este obținută de la mai multe stele conectate).
Steaua prezentată în Fig. 4, se numește steaua activă sau adevărată. Există, de asemenea, o topologie, numită o stea pasivă, care arată doar ca o stea (Figura 5). În prezent, este mult mai răspândită decât steaua activă. Este suficient să spunem că este folosit astăzi în cea mai populară rețea Ethernet.
În centrul rețelei cu această topologie nu se află un computer, ci un dispozitiv special - un hub sau, așa cum se mai numește, un hub care îndeplinește aceeași funcție ca un repetor, adică recuperează semnalele primite și le trimite la toate celelalte linii comunicare.
Fig. 5. Topologia unei stele pasive și a circuitului său echivalent
Se pare că, deși sistemul de stabilire a cablurilor sau a activa ca un adevarat star, de fapt, este vorba despre o topologie de autobuz, deoarece informațiile de pe fiecare computer este transmis simultan toate celelalte calculatoare, și nici un abonat centrală nu există. Desigur, o stea pasivă este mai scumpă decât un autobuz obișnuit, deoarece în acest caz necesită și un hub. Cu toate acestea, oferă o serie de caracteristici suplimentare asociate cu avantajele stelelor, în special, facilitează rețea de întreținere și reparații. Acesta este motivul pentru care, în ultimii ani, o stea pasiv înlocuiește din ce în ce magistrala reală, care este considerată a fi topologie nu foarte promițătoare.
De asemenea, puteți selecta un tip de topologie intermediar între steaua activă și pasivă. În acest caz, hub-ul nu numai releele semnalele vin la ea, dar, de asemenea, să facă schimb de control, dar el nu participă la schimbul (așa cum se face în rețeaua 100VG-ANYLAN).
Marele avantaj al unei stele (atât activă cât și pasivă) este că toate punctele de conectare sunt asamblate într-un singur loc. Acest lucru îl face ușor pentru a monitoriza performanța rețelei, localizați defecțiunea prin simpla deconectare de la centrul de diverse abonați (ceea ce este imposibil, de exemplu, în cazul unei topologii de autobuz), precum și restricționa accesul persoanelor neautorizate la importanță vitală pentru rețea de puncte de conexiune. Pentru abonatul periferic în cazul unei stele, un cablu (care este transmis în ambele direcții) și două (fiecare cablu transmite într-una din cele două direcții opuse) poate fi adecvat, acesta din urmă apărând mult mai des.
Un dezavantaj comun pentru toate topologiile tipului de stea (atât activ cât și pasiv) este consumul de cabluri care este mult mai mare decât în alte topologii. De exemplu, dacă computerele sunt în aceeași linie (ca în Figura 1), atunci atunci când alegeți o topologie, steaua va avea nevoie de mai multe ori mai mult cablu decât cu topologia magistralei. Acest lucru afectează în mod semnificativ costul rețelei ca întreg și complică în mod semnificativ instalarea cablului.
c) topologia inelului;
Inel (inel) (Figura 6).
Un inel este o topologie în care fiecare computer este conectat prin linii de comunicație la alte două: de la una primește informații, iar cealaltă transferă. Pe fiecare linie de comunicație, ca și în cazul unei stele, funcționează doar un emițător și un receptor (o legătură punct-la-punct). Acest lucru ne permite să abandonăm utilizarea terminatoarelor externe.
O caracteristică importantă a inelului este aceea că fiecare computer retransmite (restabilește, amplifică) semnalul de intrare, adică acționează ca un repetor. Atenuarea semnalului pe întregul inel nu contează, ci doar amortizarea între computerele adiacente ale inelului este importantă. În practică, dimensiunile rețelelor de apeluri ating zeci de kilometri (de exemplu, în rețeaua FDDI). Inelul în acest sens depășește în mod semnificativ orice alte topologii.
Nu există un centru clar alocat cu o topologie inel, toate computerele pot fi identice și egale. Cu toate acestea, destul de des în ring există un abonat special care controlează schimbul sau o controlează. Este clar că prezența unui astfel de abonat unic de gestionare reduce fiabilitatea rețelei, deoarece eșecul său imediat imediat paralizează întregul schimb.
Strict vorbind, computerele din inel nu sunt complet egale (spre deosebire, de exemplu, de topologia magistralei). La urma urmei, unul dintre ele primește în mod necesar informații de la computerul care transmite în prezent transmisia, mai devreme și altele - mai târziu. Din această particularitate a topologiei se construiesc metode de control al schimbului de date asupra rețelei, special concepute pentru inel. În astfel de metode, dreptul la roata dințată următoare (sau, cum se spune în captura de rețea) trece succesiv la următorul calculator într-un cerc. Conectarea noilor abonați la inel este destul de simplă, deși necesită o închidere obligatorie a întregii rețele pentru durata conexiunii. Ca și în cazul unui autobuz, numărul maxim de abonați dintr-un inel poate fi destul de mare (până la o mie sau mai mult). Topologia inel este de obicei foarte rezistentă la forțele gravitaționale, asigură o performanță solidă cu fluxuri mari de informațiile transmise, deoarece este de obicei nu există conflicte (spre deosebire de anvelope), și nici un abonat central (spre deosebire de Steaua), care poate fi supraîncărcat cu fluxuri mari de informații.
Semnalul din inel trece succesiv prin toate computerele din rețea, astfel că defectarea a cel puțin unul dintre ele (sau echipamentele sale de rețea) perturbă rețeaua ca întreg. Acesta este un dezavantaj semnificativ al inelului.
În mod similar, o deschidere sau un scurtcircuit în oricare dintre cablurile inelului face imposibilă funcționarea întregii rețele. Dintre cele trei topologii inel considerate cele mai vulnerabile la deteriorarea cablului, astfel încât în cazul topologia garniturii inelare asigură, în general două (sau mai multe) linii paralele, dintre care una este în rezervă.
Uneori, o rețea cu o topologie inelară se realizează pe baza a două linii de comunicare circulară paralelă care transmit informații în direcții opuse. Scopul acestei soluții este de a crește (în mod ideal - de două ori) viteza de transfer de informații prin rețea. În plus, dacă unul dintre cabluri este deteriorat, rețeaua poate funcționa cu un alt cablu (deși viteza de limitare va scădea).
În practică, alte topologii ale rețelelor locale sunt adesea folosite, însă majoritatea rețelelor se concentrează pe trei topologii de bază.
Topologia rețelei indică nu numai locația fizică a calculatoarelor, dar, de asemenea, cu privire la natura relațiilor dintre ele, în special difuzarea informațiilor, semnalele de rețea. Aceasta este natura relațiilor determină gradul de reziliență de rețea impusă de complexitatea echipamentelor de rețea, metoda de control de comunicare cea mai adecvată, posibile tipuri de medii de transmisie (canale de comunicare), mărimea admisibilă a rețelei (lungimea liniilor și numărul de abonați) au nevoie de potrivire electrice, și multe altele.
Mai mult, amplasarea fizică a calculatoarelor conectate prin rețea nu are aproape niciun efect asupra alegerii topologiei. Indiferent de modul în care sunt localizate computerele, acestea pot fi conectate utilizând orice topologie pre-selectată (Figura 8).
În cazul în care computerele conectate sunt situate de-a lungul conturului cercului, ele pot fi conectate ca o stea sau o magistrală. Când computerele sunt situate în jurul unui anumit centru, acestea pot fi conectate utilizând o magistrală de topologie sau un inel.
În cele din urmă, când computerele sunt într-o singură linie, pot fi conectate printr-o stea sau un inel. Alt lucru, care va fi lungimea necesară a cablului.
Fig. 8. Exemple de utilizare a diferitelor topologii
Trebuie remarcat faptul că topologia nu este în continuare factorul principal în alegerea tipului de rețea. Este mult mai important, de exemplu, nivelul de standardizare a rețelei, viteza de schimb, numărul de abonați, costul echipamentului, software-ul selectat. Dar, pe de altă parte, unele rețele vă permit să utilizați diferite topologii la diferite niveluri. Această alegere revine deja în totalitate utilizatorului, care trebuie să țină seama de toate considerațiile enumerate în această secțiune.
Trimiteți-le prietenilor: