Лекция 1точка. Лекция Введение. Повторение основных понятий сетевых технологий, классификация сетей
 Скачать 0.77 Mb.
|
|
Лекция 1. Введение. Повторение основных понятий сетевых технологий, классификация сетей. План лекции: Познакомится, составить список студентов Опросить на предмет работы, сетей, сервисов Опрос остаточных знаний по сетям Классификации проводные и беспроводные сети, иерархия по скорости передачи данных в сети, классификация по территориальному распространению, понятия одноранговых и иерархических сетей, архитектура файл-сервера и клиент-сервер. Классификация компьютерных сетей Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи между двумя или более компьютерами и/или компьютерным оборудованием (серверы, принтеры, факсы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов или электромагнитного излучения. Искусственные и реальные сети По способу организации сети подразделяются на реальные и искусственные. Искусственные сети (псевдосети) позволяют связывать компьютеры вместе через последовательные или параллельные порты и не нуждаются в дополнительных устройствах. Иногда связь в такой сети называют связью по нуль-модему (не используется модем). Само соединение называют нуль-модемным. Искусственные сети используются когда необходимо перекачать информацию с одного компьютера на другой. MS-DOS и windows снабжены специальными программами для реализации нуль-модемного соединения. Основной недостаток - низкая скорость передачи данных и возможность соединения только двух компьютеров. Реальные сети позволяют связывать компьютеры с помощью специальных устройств коммутации и физической среда передачи данных. Основной недостаток - необходимость в дополнительных устройствах. Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков: 1) Территориальная распространенность; 2) Ведомственная принадлежность; 3) Скорость передачи информации; 4) Тип среды передачи; 5) Топология; 6) Организация взаимодействия компьютеров. По территориальной распространенности По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, и региональными. Локальные - это сети, локализованные в пределах одного или группы зданий. Региональные - расположенные на территории города или области Глобальные на территории государства или группы государств, например, всемирная сеть Internet. Термин "корпоративная сеть" также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей. Ведомственная принадлежность По принадлежности различают ведомственные и государственные сети. Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории. Государственные сети - сети, используемые в государственных структурах. По скорости передачи По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные. низкоскоростные (10 Мбит/с), среднескоростные (до 100 Мбит/с), высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с); На данный момент используют сетевые интерфейсы до 10 Гбит/с Однако общая пропускная способность сети считается по самому «узкому» месту в сети, эффект «последней мили». По типу среды передачи По типу среды передачи сети разделяются на: проводные –коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные беспроводные - с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне. Топологии компьютерных сетей Способ соединения компьютеров в сеть называется её топологией Узел сети представляет собой компьютер, либо коммутирующее устройство сети. Ветвь сети - это путь, соединяющий два смежных узла. Узлы сети бывают трёх типов: оконечный узел - расположен в конце только одной ветви; промежуточный узел - расположен на концах более чем одной ветви; смежный узел - такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов. По типу сетевой топологии Шина Звезда Кольцо Решётка Смешанная топология Полносвязная топология Помимо стандартных, уже известных студентам топологи поясним: Решётка — понятие из теории организации компьютерных сетей. Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси. Одномерная «решётка» — это цепь, соединяющая два внешних узла (имеющие лишь одного соседа) через некоторое количество внутренних (у которых по два соседа — слева и справа). Соединив оба внешних узла, получается топология «кольцо». Двух- и трехмерные решетки используются в архитектуре суперкомпьютеров. Решетка — самая тяжело реализуемая топология сети. Она представляет собой несколько соединенных между собой коммутаторов соединённых несколькими ISL линками для повышения надёжности структуры. В таком случае, при выходе из строя одного ISL соединения, коммутатор автоматически перенаправляет данные через альтернативный путь ISL.  Рис. 3: Решетка (Meshed Fabric) Смешанная топология — топология преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связаные фрагменты (подсети), имеющие типовою топологию, поэтому их называют сетями со смешаной топологией. Полносвязная топология — топология компьютерной сети , в которой каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту. Для каждой пары должна быть выделена независимая линия, каждый компьютер должен иметь столько коммуникационных портов сколлько компьютеров в сети. По этим причинам сеть может иметь только сравнительно небольшие конечные размеры. Чаще всего эта топология используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при малом количестве рабочих станций. Одноранговые и иерархические сети С точки зрения организации взаимодействия компьютеров, сети делят на одноранговые и с выделенным сервером. Одноранговые сети Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере. Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких операционных систем, как windows'3.11, Novell Netware Lite. Указанные программы работают как с DOS, так и с windows. Одноранговые сети могут быть организованы также на базе всех современных 32-разрядных операционных систем - windows 9x\ME\2k, windows NT workstation версии, OS/2) и некоторых других. 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. Любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера называют клиентом сети или рабочей станцией. Сервер в иерархических сетях - это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети иногда называются сетями с выделенным сервером. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с и более). 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 По функциональному назначению Сети хранения данных Серверные фермы Различают две технологии использования сервера: технологию файл-сервера (Сеть хранения данных (СХД)) и архитектуру клиент-сервер (Серверная ферма). 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. Сеть хранения данных (СХД) (англ. Storage Area Network) (SAN) — представляет собой архитектурное решение для подключения внешних устройств хранения данных, таких как дисковые массивы, ленточные библиотеки, оптические накопители к серверам, таким образом, чтобы операционная система распознала подключённые ресурсы, как локальные. Несмотря на то, что стоимость и сложность таких систем постоянно падают, по состоянию на 2007 год сети хранения данных остаются редкостью за пределами больших предприятий. В отличие от SAN, сетевые хранилища данных (NAS) используют сетевые протоколы для доступа к файлам (такие как NFS или SMB/CIFS); при использовании этих протоколов понятно, что хранилище является удалённым и компъютер запрашивает файл вместо того, чтобы запрашивать блок данных с диска. В системах с архитектурой клиент-сервер обмен данными осуществляется между приложением-клиентом и приложением-сервером. Хранение данных и их обработка производится на мощном сервере, который выполняет также контроль за доступом к ресурсам и данным. Рабочая станция получает только результаты запроса. Разработчики приложений по обработке информации обычно используют эту технологию. Серверная ферма — это ассоциация серверов, соединенных сетью передачи данных и работающих как единое целое. Один из видов серверной фермы определяет метакомпьютерная обработка. Во всех случаях рассматриваемая ферма обеспечивает распределенную обработку данных. Она осуществляется в распределенной среде обработки данных. Серверная ферма является ядром крупного центра обработки данных. По сетевым ОС На основе Windows На основе UNIX На основе NetWare Лекция 2. Структурированная кабельная сеть (СКС). Современное здание, будь то офис, производственный комплекс или жилой дом, насыщено множеством кабельных разводок и информационных сетей, среди которых: телефонная система, локальная компьютерная сеть, сеть офисного телевидения, системы пожарной и охранной сигнализации, даже контроль за климатом внутри здания. Кабельные системы являются тем “базисом” на котором строятся все основные компоненты информационно-вычислительных комплексов предприятий и организаций. Грамотная организация кабельной системы здания является одной из ключевых задач создания интеллектуальных систем и определяет надежность функционирования всех служб и подразделений корпорации. Именно поэтому при создании кабельной системы здания необходимо, чтобы она была бы такой же капитальной, как и само здание. В то же время именно кабельные системы в первую очередь затрагивают изменения в новых технологиях передачи данных, сетевых и коммуникационных стандартах, моделях оборудования и версиях прикладных программ, из-за которых приходится постоянно модернизировать или даже полностью заменять всю слаботочную проводку. Решение практически всех перечисленных выше проблем было найдено с появлением на рынке СКС - структурированных кабельных систем. СКС — основные понятия Структурированная кабельная система (СКС) представляет собой иерархическую кабельную систему здания или группы зданий, разделенную на структурные подсистемы. СКС состоит из набора медных и оптических кабелей, кросс-панелей, соединительных шнуров, кабельных разъемов, модульных гнезд, информационных розеток и вспомогательного оборудования. Все перечисленные элементы интегрируются в единую систему и эксплуатируются согласно определенным правилам. В основу концепции структурированных кабельных систем положена возможность реализации следующих основных принципов: Универсальность Для передачи данных в ЛВС, организации локальной телефонной сети, передачи видеоинформации или сигналов от датчиков пожарной безопасности или охранных систем используется единая кабельная система. При продуманной интеграции в инфраструктуру здания структурированные системы позволяют автоматизировать многие процессы по контролю, мониторингу и управлению хозяйственными службами и системами жизнеобеспечения. Гибкость СКС позволяют быстро и легко изменять конфигурацию кабельной системы и управлению перемещениями внутри здания и между зданиями. Для этого администратору сети достаточно перекоммутировать контакты на кроссировочных панелях. Это позволяет обеспечить гибкое изменение рабочих мест сотрудников и полное изменение конфигурации системы, включая замену и добавление оборудования, расширение системы. Устойчивость Тщательно спланированная СКС устойчива к внештатным ситуациям и гарантирует высокую надежность и защиту данных в течение многих лет. Так большинство ведущих производителей дают гарантию на поставляемые ими СКС (при выполнении требуемых процедур сертификации) до 25 лет. Таким образом, структурированная кабельная система является универсальным и гибким решением задачи создания коммуникационной инфраструктуры здания или группы зданий. Сравнительные характеристики различных архитектур СКС Существуют два варианта архитектуры проводки: традиционная архитектура иерархической звезды; архитектура одноточечного управления. Архитектура иерархической звезды может применяться как для группы зданий, так и для одного отдельно взятого здания. В первом случае иерархическая звезда состоит из центрального кросса системы, главных кроссов зданий и горизонтальных этажных кроссов. Центральный кросс связан с главными кроссами зданий при помощи внешних кабелей. Этажные кроссы связаны с главным кроссом здания кабелями вертикального ствола. Во втором случае звезда состоит из главного кросса здания и горизонтальных этажных кроссов, соединенных между собой кабелями вертикального ствола. Архитектура иерархической звезды обеспечивает максимальную гибкость управления и максимальную способность адаптации системы к новым приложениям. Архитектура одноточечного администрирования разработана для максимальной простоты управления. Обеспечивая прямое соединение всех рабочих мест с главным кроссом, она позволяет управлять системой из одной точки, оптимальной для расположения централизованного активного оборудования. Администрирование в одной точке обеспечивает простейшее управление цепями, возможное благодаря исключению необходимости кроссировки цепей во многих местах. Архитектура одноточечного администрирования не применяется для группы зданий. Каждая архитектура имеет свои преимущества (см. Таблицу №1), которые следует иметь в виду при выборе кабельной системы.
Преимущества структурированных кабельных систем над традиционными Неудобства, связанные с применением традиционных технологий, общеизвестны — сложность и дороговизна внесения изменений, малая надежность, высокая зависимость кабельной системы от применяемой сетевой технологии. Неструктурированная кабельная система строится быстрее, но ее гораздо сложнее модернизировать. Неструктурированная проводка для локальных сетей и телефонии сохраняется без переоборудования в течение 3-5 лет, для систем наблюдения и контроля — в течение 2-3 лет. В то же время структурированная система строится основательно, как всякое долговременное сооружение. В структурированную кабельную систему закладывается структурная избыточность, предусматривающая дополнительные рабочие места, возможности перемещения оборудования и персонала. Избыточность СКС требует дополнительного количества кабеля, розеток, кросс-панелей. Однако дополнительные капитальные затраты, необходимые для создания СКС, быстро окупаются в процессе ее эксплуатации. Преимущества СКС над обычными кабельными системами: для передачи данных, голоса и видеосигнала используется единая кабельная система; использование универсальных розеток на рабочих местах позволяет подключать к ним различные виды оборудования. оправдывают капиталовложения за счет длительного использования и эксплуатации сети; обладают модульностью и возможностями внесения изменений и наращивания без замены всей существующей сети; допускают одновременное использование нескольких различных сетевых протоколов; не зависят от изменений технологий и поставщика оборудования; используют стандартные компоненты и материалы; допускают управление и администрирование минимальным количеством обслуживающего персонала; позволяют комбинировать в одной сети волоконно-оптический и медный кабель; |