">
Информатика Программирование
Информация о работе

Тема: Компьютерные сети

Описание: Общая постановка задачи. Список специфических задач. Структура учреждения или предприятия. Описание требований, предъявляемых к сети. Сеть с выделенным сервером. Требуемая пропускная способность каналов связи. Высокоскоростное подключение в Интернет.
Предмет: Информатика.
Дисциплина: Программирование.
Тип: Курсовая работа
Дата: 27.08.2012 г.
Язык: Русский
Скачиваний: 10
Поднять уникальность

Похожие работы:

Курсовая работа

По дисциплине:

“Компьютерные сети”

2006

Содержание

Задание

Существующие условия

Описание требований, предъявляемых к сети

Анализ и выбор организации ресурсов сети

Определение функций серверов

Выбор сетевой операционной системы

Выбор протокола

Выбор топологии сети

Выбор сетевой технологии

Выбор кабеля

Описания сетевых стандартов

Аппаратный состав сети

Требования к безопасности и доступ в Интернет

Принципиальные схемы построения сети

Вывод

Литература

1. Задание

Общая постановка задачи:

Разработать информационную сеть коммерческого предприятия по разработке программного обеспечения, работники которого работают дома, получают задания и передают результаты труда через данную сеть.

Список специфических задач:

высший приоритет минимизация загрузки центрального узла системы;

высокая безопасность информационной системы;

минимизация числа сетевого оборудования;

нужен выход во вне.

Структура учреждения или предприятия:

Все работники предприятия живут в 10 крупных городах (центральный узел расположен в одном из них) и разделены на отделы:

администрация:

количество человек – 3;

необходимые ресурсы – телеконференции, база данных, готовое ПО;

бухгалтерия:

количество человек – 2;

необходимые ресурсы – телеконференции, доступ к банку, база данных;

проектный отдел:

количество человек – 30;

необходимые ресурсы -телеконференции, база данных;

маркетинговый и информационно-аналитический отделы:

количество человек – 8;

необходимые ресурсы – телеконференции, база данных, готовое ПО, информация о клиентах.

2. Существующие условия

- Центральный узел предприятия расположится в одном из городов на технической площадке провайдера (ISP).

- Сотрудники предприятия в количестве 43 человек, живут в 10 различных городах и имеют доступ к сети Internet.

- Все компьютеры сотрудников при необходимости должны иметь доступ в сеть центрального узла.

- Все компьютеры сотрудников являются персональными и будут работать под управлением ОС Windows XP Professional SP2 Professional SP2. Минимальная конфигурация включает следующие аппаратные средства:

CPU Pentium 4 1700 MHz;

RAM DDR 512 Mb;

FDD 3,5”,CD-ROM,

Адаптер сетевой 10/100BaseT PCMCIA

Звуковая карта

Модем

- В настоящий момент в центральном узле организации нет никакого программного обеспечения и сетевого оборудования, но в дальнейшем планируется закупить от 1 до 3-ех серверов (в зависимости от затрат) HP ProLiant DL385 с конфигурацией:

AMD Opteron 250 2.4 ГГц 800 МГц системная шина (socket 940)

2 Гб DDR SDRAM

1(2) HDD SCSI 300 Гб

3. Описание требований, предъявляемых к сети

- Минимизация загрузки центрального узла системы;

- Сетевая операционная система должна поддерживать программное обеспечение, используемое сотрудниками;

- Обеспечить безопасность информационных ресурсов организации на уровне программного обеспечения;

- Высокая безопасность информационной системы;

- Минимизация числа сетевого оборудования;

- Выход во вне нужен с максимальной безопасностью.

4. Анализ и выбор организации ресурсов сети[3]

Сеть – это соединение между двумя или более компьютерами, позволяющее им разделять ресурсы (предоставлять ресурсы в совместное использование).

Существует три вида сетей по способу разделения ресурсов:

1) одноранговые сети;

2) сети с выделенным сервером;

3) смешанные сети (используют как одноранговые сети, так и сети с выделенным сервером).

В одноранговых сетях все компьютеры пользователей являются абсолютно равноправными и могут выступать как в роли клиентов, так и в роли сервера. Каждый пользователь одноранговой сети является администратором собственного компьютера, управляя доступом к собственным сетевым ресурсам. Одноранговые сети не имеют ни централизованной системы управления ресурсами, ни единой системы безопасности. Основным преимуществом одноранговых сетей является их отказоустойчивость к сбоям. Благодаря децентрализации вычислительного процесса при отказе отдельно взятой ЭВМ остальная часть сети остаётся работоспособной в отличии от сетей на основе выделенного сервера.

Таким образом, к главным недостаткам таких сетей можно отнести хаос в организации сетевого доступа к ресурсам и отсутствие централизованной системы безопасности. Одноранговые сети имеет смысл развертывать только для небольших рабочих групп, в которые входят не более 10 компьютеров. К преимуществам одноранговых сетей относят простоту в развертывании, дешевизну, т.к. не нужно тратить деньги на приобретение сервера, и ненужность должности сетевого администратора.

Можно сделать вывод, что в данном задании использовать одноранговую сеть нецелесообразно, т.к. используются выделенные сервера.

Сети с выделенным сервером используют принцип централизованного хранения и управления общей информацией сети. Эти функции и выполняют серверы каталога. Для создания сети с выделенным сервером требуется устанавливать компьютеры-серверы, служащие для обработки запросов пользователей на регистрацию в сети. Эти же серверы управляют системой безопасности сети, при помощи политики безопасности, списков контроля доступа для ресурсов сети, различных схем аутентификации пользователей и шифрования сетевого трафика.

Сети с выделенным сервером хорошо масштабируются и могут обслуживать от единиц до десятков тысяч пользователей и географически распределенных ресурсов.

Итак, главные преимущества сетей с выделенным сервером – реализуемая система безопасности сети, масштабируемость и простота доступа пользователей к сетевым ресурсам (пользователи вводят только один пароль при регистрации в сети и получают доступ ко всем необходимым ресурсам).

Наличие в организации ресурсов которые обязаны располагаться только на серверах, уже определяет в значительной мере выбор сети с выделенными серверами. К тому же условия выбора сети с выделенным сервером соответствуют условиям функционирования и требованиям, предъявляемым к будущей сети. В заданных условиях организация сети с выделенным сервером предпочтительнее организации одноранговой сети.

Выбор: Сеть с выделенным сервером

5. Определение функций серверов

Организация будет иметь в наличии два сервера. Основные функции, которые должны реализовывать серверы:

Один из серверов, называемый в дальнейшем DataBase - сервер, будет хранить базу данных о сотрудниках организации и рабочие БД.

Другой сервер, называемый в дальнейшем FileServer, будет использоваться в качестве сервера, на котором будет располагаться файловый архив, т.е. готовое программное обеспечение. Дополнительные функции возлагаемые на сервер: сервер телеконференций UseNet.

Третий сервер, называемый в дальнейшем BackupServer, будет использоваться для резервных копий первых двух серверов.

Требуемая пропускная способность каналов связи.

№ канала Сервер Отдел Число ЭВМ Пропускная способность для 1 ЭВМ, Кбит/с Общая пропускная способность, Кбит/с  1 DB Проектный 15 128 1920  2 FS Проектный 15 128 1920  3 DB Администрация 10 128 1280  4 FS Администрация 10 128 1280  5 DB Бухгалтерия 7 128 896  6 FS Бухгалтерия 7 128 896  7 DB Маркетинговый 11 128 1408  8 FS Маркетинговый 11 128 1408  9 BS Проектный 15 128 1920  10 BS Администрация 10 128 1280  11 BS Бухгалтерия 7 128 896  12 BS Маркетинговый 11 128 1408  

6. Выбор сетевой операционной системы[5]

Сетевые операции включают в себя различные компоненты, такие как предоставляемые службы и приложения, процесс установки и настройки этих служб, а также разработку планов управления сетью. Операционная система (ОС) управляет работой аппаратных компонентов компьютера. ОС управляет такими вещами, как память, процессор, устройства хранения и периферийные устройства. ОС управляет взаимодействием между оборудованием и программным обеспечением. Это управление настолько зависит от операционной системы, что для того, чтобы приложение работало правильно, оно должно быть написано с соблюдением контрольных параметров ОС и не может быть перенесено на другие операционные системы. Сетевая ОС требует значительной вычислительной мощности.

Клиентское программное обеспечение:

На компьютерах работников я планирую установить ОС Windows. На терминалах я планирую использовать Windows ХР Professional SP2, т.к корреляция между этими ОС наиболее высока. Windows ХР Professional SP2 имеет ряд преимуществ таких как:

- Надежность

Усовершенствованная защита системы. Критически важные структуры ядра системы доступны только для чтения, благодаря чему драйверы и приложения не могут повредить их. Весь код драйверов устройств также доступен только для чтения и снабжен защитой на уровне страниц памяти.

Улучшенные политики для ограничения программ предоставляют администраторам механизм для идентификации программного обеспечения, которое используется в данной вычислительной среде, и управления его работой. Это позволяет предотвратить запуск вирусов и "троянских" программ, а также блокировать запуск выбранных программ, способствуя повышению целостности и управляемости системы, что приводит к снижению стоимости владения компьютерами организации.

- Быстродействие

Вытесняющая многозадачность. Допускается одновременная работа нескольких приложений, обеспечивая в то же время быструю реакцию системы и высокую стабильность ее работы.

Масштабируемая поддержка памяти и процессора. Поддерживается использование до 4 Гб оперативной памяти и до двух микропроцессоров в симметричных конфигурациях.

- Защита

Шифрованная файловая система (EFS) с поддержкой нескольких пользователей. Все файлы шифруются случайно сгенерированным ключом. Процессы шифрования и дешифрования прозрачны для пользователя. В операционной системе Windows XP Professional SP2 файловая система EFS позволяет иметь доступ к зашифрованному документу сразу нескольким пользователям, обеспечивая высший уровень защиты от хакерских атак и несанкционированного доступа к данным.

Технология IPSec. Позволяет защитить данные, передаваемые по сети. IPSec играет важную роль в обеспечении безопасности виртуальных частных сетей (VPN), обеспечивающих возможность безопасной передачи данных через Интернет.

- Удобство использования

Адаптированная рабочая среда. Windows XP Professional SP2 адаптируется к особенностям работы пользователя. В обновленном меню "Пуск" первыми появляются наиболее часто запускаемые приложения. При открытии нескольких файлов в одном приложении (например, нескольких сообщений электронной почты MS Outlook) открывающиеся окна могут автоматически объединяться под одной кнопкой панели задач.

Упрощенная публикация информации в Интернете. Файлы и папки публикуются на любом web-сервере, поддерживающем протокол WebDAV.

Средства устранения неполадок. Предоставление пользователю и администратору возможности настройки и оптимизации многочисленных функций операционной системы Windows XP Professional SP2 , а также устранения неполадок.

- Принципиально новые методы работы с удаленными системами

Удаленный рабочий стол. Пользователь имеет возможность получать доступ к своему компьютеру и размещенным на нем программам и данным по сети, с другого компьютера, работающего под управлением операционной системы Windows 9x/ME/2000/XP с помощью протокола RDP (Remote Desktop Protocol).

Автономные файлы и папки. Пользователь может указать, какие сетевые файлы и папки ему необходимы, когда он отключен от сети, при этом весь процесс синхронизации остается прозрачным для него. Новая опция шифрования папок повышает защиту.

Диспетчер синхронизации позволяет автоматически сравнивать автономные файлы и папки с их версиями, находящимися в сети, и производить обновление.

Переход в спящий режим (Hibernation) сохраняет содержимое памяти на жестком диске при полном отключении питания компьютера. После включения питания все приложения будут запущены в том же состоянии, как и в момент перед отключением. Это увеличивает срок службы аккумуляторов у переносных ПК и, одновременно, обеспечивает возможность возобновления работы с того места, на котором она была прервана.

Усовершенствованный интерфейс управления конфигурацией и энергопотреблением (ACPI) обеспечивает ключевые возможности для мобильных пользователей, в том числе поддержку Plug and Play, "горячее" подключение и полную поддержку управления питанием.

Беспроводная сеть. Упрощает работу пользователей, которым необходимо перемещаться между беспроводными сетями, одновременно обеспечивая безопасность за счет поддержки надежного шифрования.

- Справочная система и поддержка

Улучшенная справочная система. Центр справки и поддержки объединяет в себе функции предыдущих версий системы Windows (например, поиск, указатель и "Избранное") с информационными ресурсами интернета, повышая шансы пользователя на получение именно той помощи, которая ему необходима.

- Связь и сети

Сетевой мост. Упрощает развертывание и настройку небольших сетей с применением смешанных сетевых подключений (например, 100 МГц-сеть Ethernet и беспроводная сеть) путем объединения различных сетей без приобретения дополнительного оборудования (мостов, маршрутизаторов).

Поддержка одноранговых сетей позволяет операционной системе Windows XP Professional SP2 взаимодействовать с предыдущими версиями Windows на равноправной основе и обеспечивать совместный доступ ко всем ресурсам ПК (папкам, принтерам и периферийным устройствам).

- Управление и поддержка

Функция перенос пользовательских настроек. дает администратору возможность переносить данные пользователя, а также настройки приложений и операционной системы со старого компьютера на новый – под управлением Windows XP Professional SP2.

Автоматическое обновление. С разрешения пользователя операционная система Windows XP Professional SP2 может загружать в фоновом режиме из Интернета критически важные обновления, не оказывая влияния на работающие приложения

Поддержка новейших стандартов. Операционная система Windows XP Professional SP2 поддерживает новейшие стандарты чтения DVD-дисков UDF 2.01 и обеспечивает FAT32-форматирование записываемых DVD-дисков. В систему Windows XP Professional SP2 включена поддержка интерфейса DirectX 8 и полная поддержка стандартов IrDA, USB, а также быстродействующей шины IEEE 1394.

Пакет Internet Explorer Administration Kit упрощает установку и обслуживание используемого браузера. В пакете IEAK 6 добавлены новые функции, такие как управление панелью мультимедиа и автоматическое изменение размеров изображения.

Программа подготовки системы (SysPrep) позволяет администратору клонировать конфигурации компьютера (системы и приложений). Единый образ, содержащий операционную систему и бизнес-приложения, может использоваться на нескольких компьютерах с различными аппаратными конфигурациями.

Диспетчер установки, мастер с графическим интерфейсом, помогает администратору создавать сценарии установки.

Возможность установки системы по сети (в том числе с помощью образов SysPrep) сокращает временные и прочие затраты на установку, благодаря стандартизации рабочей среды настольных компьютеров в соответствии с требованиями предприятия.

Многоязыковая поддержка позволяет без труда создавать, читать и редактировать документы на разных языках с помощью английской/русской версии Windows XP Professional SP2. Специальная версия с многоязыковым пользовательским интерфейсом позволяет динамически изменять язык интерфейса для каждого пользователя.

Отчет о результатах применения политик RSoP (Resultant Set of Policy) позволяет администраторам следить за совместным влиянием групповых настроек на конкретного пользователя или его компьютер.

Выбор: Windows XP Professional SP2

Серверное программное обеспечение:

Kаждая из ОС имеет свои преимущества и недостатки. В своей курсовой работе я хочу рассмотреть выбор между двумя серверными ОС – FreeBSD и Windows 2003 Server. Рассмотрим некоторые преимущества и недостатки данных ОС.

- Сетевая установка.

Windows 2003 Server:

Процесс установки и конфигурирования Windows 2003 Server по сети был довольно прост, я использовал Remote Installation. А благодаря Active Directory, Group Policy and Remote Configuration было довольно легко произвести последующую настройку.

Процесс установки и конфигурирования FreeBSD занимает больше времени. После инсталляции с дискеты необходимо настраивать каждого клиента вручную, что отняло довольно много времени.

- Администрирование.

Windows 2003 Server: имеет MMC (Microsoft Management Console) а также множество программных комплексов вроде Remote Desktop, Remote Administrative Tools и др. Что существенно помогает в администрирование сети.

FreeBSD: имеет SSH , а также мощные инструменты командной строки и все.

- Маcштабируемость.

Windows 2003 Server : Active Directory комплекс позволяющий довольно просто приспосабливаться к изменениям.

FreeBSD: также способен приспосабливаться к изменениям, но это требует большого количества настроек и весьма трудоемко.

- Потребление ресурсов.

Windows 2003 Server довольно хорош в этом аспекте сравнительно с предыдущими версиями (NT, 2000) но FreeBSD на уровень выше. Дело в том, что при запуске Windows автоматически запускается некоторые ненужные службы. FreeBSD загружает только то что действительно необходимо для работы. Windows имеет постоянный графический интерфейс а FreeBSD нет. Windows загружает весь Hardware в память а FreeBSD только тот который собирается использовать. FreeBSD имеет лучшую управляемость памятью чем Windows.Что бы подтвердить последние можно провести небольшой тест: напишем скрипт который будет выполнять функцию «ср» (FreeBSD) и функцию «сору» (Windows 2003). При перемещении одного файла размером в 10 Гбайт производительность FreeBSD немного уменьшилась, однако при перемещении 15 000 файлов по 1 биту каждый, производительность Windows 2003 уменьшилась очень сильно, мышь заблокировалась и двигалась с интервалами, IE не открывался, загрузка процессора была 100%.

- Стоимость лицензии.

Windows-платная ОС а FreeBSD нет.

- Безопасность.

Windows подвержена хакерским атакам больше чем другие ОС. Однако не найденные «дыры» в защите UNIX систем все еще могут быть. Также следует учитывать что служба технической поддержки Windows развита очень хорошо(т.к. она платная). FreeBSD системы противостоят атакам намного эффективнее чем Windows. Windows весьма уязвима в промежуток времени между выявлением новый «дыры» и выхода «заплатки» для нее. Большенство вирусов, троянов , и пр. программ данного рода ориетировано именно под Windows. Поэтому я считаю, что FreeBSD более защищенная система чем Windows.

- Поддержка

Программ, под Windows пишется гораздо больше, чем под UNIX системы, то же относится и к драйверам.

Выбор: суммируя все вышеперечисленное, я решил использовать обе эти ОС: FreeBSD будет использоваться на FileServer и BackupServer, а Win2003 – на сервере Баз Данных.( DatabaseServer )

Сетевые службы:

- File – сервер:

В качестве ПО для организации совместного доступа к файлам на File - сервере будет использоваться Samba – сервер, основной аргумент в пользу самбы- последняя версия Samba-сервера быстрее Fileserver’а Windows 2003 , почти в 2.5 раза. Что касается сервера телеконференций UseNet – было принято решение использовать стандартную сетевую службу Unix – систем INN.

- DataBase – сервер:

Платформа MSSQL Server 2005 представляет собой новое поколение решений компании Microsoft для управления данными и анализа информации. Продукты этой серии обеспечивают повышенный уровень масштабируемости, надежности и защищенности данных предприятия.

Доступность.

Долговременные вложения в технологии обеспечения высокой доступности, дополнительные возможности резервного копирования/восстановления данных помогут предприятиям в создании и развертывании приложений с высочайшими показателями надежности. Инновационные средства обеспечения высокой доступности, такие, как зеркалирование баз данных кластеризация с восстановлением после сбоев и улучшенная работа в интерактивном режиме, помогут свести длительность простоев к минимуму и гарантировать постоянную доступность критически важных для работы предприятия систем.

Масштабируемость.

Новая версия платформы отличается более высоким уровнем масштабируемости, чему способствуют такие особенности, как поддержка разбиения таблиц БД на отдельно обрабатываемые логические разделы, защищенная обработка снимков базы данных и поддержка новых 64-битных аппаратных платформ, что позволяет создавать и развертывать на базе СУБД SQL Server 2005 самые требовательные приложения промышленного масштаба. Возможность разбиения крупных таблиц и индексов на независимые логические разделы значительно увеличивает скорость обработки запросов в по-настоящему больших базах данных.

Безопасность.

Высочайший уровень безопасности данных предприятия обеспечивают такие отличительные особенности платформы SQL Server 2005, как установленные по умолчанию на максимальный уровень защищенности параметры системы, шифрование баз данных, а также обновленная модель безопасности.

Управляемость.

Новый набор инструментов администрирования, расширенные функции самовосстановления и новая мощная модель программирования поможет администраторам БД организовать гибкий контроль над повседневной работой СУБД. Улучшения, коснувшиеся утилиты SQL Profiler и других инструментов, помогут администратору БД настроить свои серверы на оптимальный уровень производительности. Все эти новшества призваны помочь администраторам БД сфокусироваться на таких важных задачах, как совершенствование архитектуры БД, затрачивая меньше времени на рутинные операции обслуживания баз данных.

Интероперабельность.

Благодаря углубленной поддержке современных отраслевых стандартов, web-служб и технологической платформы Microsoft .NET Framework, платформа SQL Server 2005 может полноценно взаимодействовать с множеством платформ, приложений и устройств. Обновленная платформа SQL Server тесно интегрирована с другими продуктами компании Microsoft от операционной системы Microsoft Windows Server до среды разработки Microsoft Visual Studio и набора офисных приложений Microsoft Office, что дает организациям-заказчикам возможность сэкономить свои деньги и время за счет использования отлично взаимодействующих между собой технологий.

Доступ к банку осуществляется по технологии Клиент-Банк в реальном времени по выделенной линии.

7. Выбор протокола

Компьютеры должны согласовывать используемые протоколы, чтобы произошел успешный обмен данными. Поэтому в сети желательно использовать один протокол.

Характеристики существующих протоколов[7]:

NetBEUI – простой транспортный протокол сетевого уровня, разработанный для поддержки протокола NetBIOS.

NetBEUI и NetBEUI Frame (NBF) Транспортный протокол NetBEUI (Network Basic Input/Output System Extended User Interface) - является расширением канального уровня пользовательского интерфейса NetBIOS. Он является основным транспортным протоколом, используемым Windows NT для локальных сетей, и обеспечивающим взаимодействие с LAN Manager, LAN Server и MS-Net.

Протокол NetBEUI обеспечивает наивысшую скорость работы, но из-за ряда присущих ему недостатков, таких как невозможность маршрутизации и сильная зашумленность в большой сети, NetBEUI можно эффективно использовать только в небольших локальных сетях (IBM разработала протокол NetBEUI для локальных сетей, содержащих порядка 20 - 200 рабочих станций). Так как NetBEUI не маршрутизируемый, то он не позволяет создавать глобальные сети, объединяя несколько локальных сетей. Сети, основанные на протоколе NetBEUI, легко реализуются, но их трудно расширять, так как протокол NetBEUI не маршрутизируемый. Протокол NetBEUI Frame (NBF) был создан на основе NetBEUI для преодоления некоторых его недостатков. В частности, NBF преодолевает предел количества систем - 254, существующий в NetBEUI.

TCP/IP наиболее распространённый в настоящее время протокол.

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol, TCP/IP). Он был разработан для поддержки сети Министерства Обороны США - ARPANET (Advanced Research Projects Agencys network), предшествующей Internet, и предназначен для соединения разнородных систем через глобальные сети. Протокол TCP/IP широко распространен в сетях UNIX и позволяет Windows NT взаимодействовать с различными сервисами на UNIX - машинах.

Этот протокол быстро был адаптирован и для локальных сетей. В отличие от NetBEUI, который является запатентованным протоколом IBM и Microsoft, TCP/IP является общедоступным. Internet Engineering Task Force (IETF) координирует улучшения и расширения протокола TCP/IP через механизм, известный как Requests for Comments (RFCs). TCP/IP является надежным транспортом и очень гибким протоколом. TCP/IP можно использовать в локальных сетях небольшого масштаба, которые в дальнейшем можно легко расширить для вовлечения сотен и тысяч пользователей. Протокол TCP/IP требует больше знаний для его использования, так как каждая машина должна иметь уникальный IP адрес и маску подсети. Такие средства как DHCP, WINS доступны в ОС Windows NT для облегчения задачи администрирования сети. Самое важное преимущество протокола ТСР/IР перед NetBEUI то, что TCP/IP - маршрутизируемый протокол. Структура IP адресов специально разработана для эффективной маршрутизации. ТСРIP также является наиболее часто используемым протоколом при выполнении удаленного Доступа.

Выбор: Протокол TCP/IP

8. Выбор топологии сети[1]

Под топологией сети понимается описание её физического расположения. Существует четыре основных топологии:

Bus (шина);

Ring (кольцо);

Star (звезда);

Mesh (ячеистая).

Возможны также комбинации основных топологий.

Характеристики основных топологий:

Звезда:



Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети. Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции.Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети. Центральный узел управления - файловый сервер может реализовать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Кольцо



При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т. е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т. д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо. Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию).Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко. Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

Шина



Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet - кабель с тройниковым соединителем. Выключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы. Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать и / или включать рабочие станции во время работы вычислительной сети. Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т. е. ответвлять информацию из коммуникационной среды. В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке снижаются, например, при вводе новых рабочих станций. В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т. е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.

Ячеистая



На ряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидна структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде.

Выбор: Звезда

9. Выбор сетевой технологии[2]

В проекте IEEE 802 определены стандарты по определению физического и канального уровней сетей.

Ethernet

Самой характерной чертой Ethernet является метод доступа к среде передачи - CSMA/CD (carrier-sense multiple access/collision detection) - множественный доступ с обнаружением несущей. Перед началом передачи данных сетевой адаптер Ethernet "прослушивает" сеть, чтобы удостовериться, что никто больше ее не использует. Если среда передачи в данный момент кем-то используется, адаптер задерживает передачу, если же нет, то начинает передавать. В том случае, когда два адаптера, предварительно прослушав сетевой трафик и обнаружив "тишину", начинают передачу одновременно, происходит коллизия. При обнаружении адаптером коллизии обе передачи прерываются, и адаптеры повторяют передачу спустя некоторое случайное время (естественно, предварительно опять прослушав канал на предмет занятости). Для приема информации адаптер должен принимать все пакеты в сети, чтобы определить, не он ли является адресатом.

Различные реализации - Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet – обеспечивают пропускную способность соответственно 10, 100 и 1000 Мбит/с.

Основной недостаток сетей Ethernet обусловлен методом доступа к среде передачи: при наличии в сети большого количества одновременно передающих станций растет количество коллизий, а пропускная способность сети падает. В экстремальных случаях скорость передачи в сети может упасть до нуля. Но даже в сети, где средняя нагрузка не превышает максимально допустимую рекомендованную (30-40% от общей полосы пропускания), скорость передачи составляет 70-80% от номинальной. В некоторой степени этот недостаток может быть устранен применением коммутаторов (switch) вместо концентраторов (hub). При этом трафик между портами, подключенными к передающему и принимающему сетевым адаптерам, изолируется от других портов и адаптеров. Весьма существенным преимуществом различных вариантов Ethernet является обратная совместимость, которая позволяет использовать их совместно в одной сети, в ряде случаев даже не изменяя существующую кабельную систему.

Token Ring

Token Ring является сетью с передачей маркера. Кабельная топология – звезда или кольцо, но в логически данные всегда передаются последовательно от станции к станции по кольцу. При этом способе организации передачи информации по сети циркулирует небольшой блок данных – маркер. Каждая станция принимает маркер и может удерживать его в течении определенного времени. Если станции нет необходимости передавать информацию, она просто передает маркер следующей станции. Если станция начинает передачу, она модифицирует маркер, который преобразовывается в последовательность "начало блока данных", после которого следует собственно передаваемая информация. На время прохождения данных маркер в сети отсутствует, таким образом остальные станции не имеют возможности передачи и коллизии невозможны в принципе. При прохождении станции назначения информация принимается, но продолжает передаваться, пока не достигнет станции-отправителя, где удаляется окончательно. Для обработки возможных ошибок, в результате которых маркер может быть утерян, в сети присутствует станция с особыми полномочиями, которая может удалять информацию, отправитель которой не может удалить ее самостоятельно, а также восстанавливать маркер. Поскольку для Token Ring всегда можно заранее рассчитать максимальную задержку доступа к среде для передачи информации, она может применяться в различных автоматизированных системах управления, производящих обработку информации и управление процессами в реальном времени. Для сохранения работоспособности сети при возникновении неисправностей предусмотрены специальные алгоритмы, позволяющие в ряде случаев изолировать неисправные участки путем автоматической реконфигурации. Скорость передачи, описанная в IEEE 802.5, составляет 4 Мбит/с, однако существует также реализация 16 Мбит/с, разработанная в результате развития технологии Token Ring.

ArcNET

Attached Resourse Computing Network (ARCnet) – сетевая архитектура, разработанная компанией Datapoint в середине 70-х годов .В качестве стандарта IEEE ARCnet принят не был, но частично соответствует IEEE 802.4. Сеть с передачей маркера. Топология - звезда или шина. В качестве среды передачи ARCnet может использовать коаксиальный кабель, витую пару и оптоволоконный кабель. На местной почве, естественно, были популярны варианты на коаксиале и витой паре. Закрепить свои позиции этому недорогому стандарту помешало малое быстродействие - всего-то 2,5 Мбит/с. В начале 90-х Datapoint разработала ARCNETPLUS, со скоростью передачи до 20 Мбит/с, обратно совместимый с ARCnet. Но время было упущено – чересчур медленный ARCnet к тому времени мало где выжил, а в спину новому ARCNETPLUS уже дышал Fast Ethernet. Но есть место для применения ARCnet и в современной сети. Допустимая длина коаксиального кабеля при топологии "звезда" – 610 м. Чем не вариант для соединения локальных сетей в двух рядом стоящих зданиях? Что называется – "дешевле не бывает". Проблемы две - найти старинные сетевые адаптеры и "прикрутить" старые драйвера к современной операционной системе.

FDDI

Была первой технологией локальных сетей, использовавшей в качестве среды передачи оптоволоконный кабель. Причинами, вызвавшими его разработку, были возрастающие требования к пропускной способности и надежности сетей. Этот стандарт оговаривает передачу данных по двойному кольцу оптоволоконного кабеля со скоростью 100 Мбит/с. При этом сеть может охватывать очень большие расстояния – до 100 км по периметру кольца. FDDI, также как и Token Ring, является сетью с передачей маркера. В FDDI разделяются 2 вида трафика – синхронный и асинхронный. Полоса пропускания, выделяемая для синхронного трафика, может выделяться станциям, которым необходима постоянная возможность передачи. Это очень ценное свойство при передаче чувствительной к задержкам информации - как правило, это передача голоса и видео. Полоса пропускания, выделяемая под асинхронный трафик, может распределяться между станциями с помощью восьмиуровневой системы приоритетов. Применение двух оптоволоконных колец позволяет существенно повысить надежность сети. В обычном режиме передача данных происходит по основному кольцу, вторичное кольцо не задействуется. При возникновении неисправности в основном кольце вторичное кольцо объединяется с основным, вновь образуя замкнутое кольцо. При множественных неисправностях сеть распадается на отдельные кольца. Высокая надежность, пропускная способность и допустимые расстояния, с одной стороны, и высокая стоимость оборудования, с другой, ограничивают область применения FDDI соединением фрагментов локальных сетей, построенных по более дешевым технологиям. Технология, основанная на принципах FDDI, но с применением в качестве среды передачи медной витой пары, называется CDDI. Хотя стоимость построения сети CDDI ниже, чем FDDI, теряется очень существенное преимущество – большие допустимые расстояния.

ATM

Американский национальный институт стандартов (ANSI) и Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (CCITT, МККТТ) начинали разработку стандартов ATM (Asynchronous Transfer Mode – Асинхронный Режим Передачи) как набора рекомендаций для сети B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network). При этом изначально преследовалась цель повышения эффективности использования телекоммуникационных соединений, возможность применения в локальных сетях не рассматривалась. Так как ATM, с одной стороны, весьма специфична и непохожа на другие технологии, а с другой стороны, получила достаточно широкое распространение (особенно за рубежом), она заслуживает отдельного, весьма обширного обзора. Сейчас попытаюсь отметить только основные черты.

1 2