Ноу Інти, лекція, визначення локальних мереж і їх топологія

Визначення локальної мережі

Способів і засобів обміну інформацією за останнім часом запропоновано безліч: від найпростішого переносу файлів за допомогою дискети до всесвітньої комп'ютерної мережі Інтернет, здатної об'єднати всі комп'ютери світу. Яке ж місце в цій ієрархії відводиться локальним мережам?

Найчастіше термін "локальні мережі" або "локальні обчислювальні мережі" (LAN, Local Area Network) розуміють буквально, тобто це такі мережі, які мають невеликі, локальні розміри, з'єднують близько розташовані комп'ютери. Однак досить подивитися на характеристики деяких сучасних локальних мереж. щоб зрозуміти, що таке визначення не точно. Наприклад, деякі локальні мережі легко забезпечують зв'язок на відстані декількох десятків кілометрів. Це вже розміри не кімнати, не будівлі, не близько розташованих будівель, а, може бути, навіть цілого міста. З іншого боку, по глобальній мережі (WAN, Wide Area Network або GAN. Global Area Network) цілком можуть зв'язуватися комп'ютери, що знаходяться на сусідніх столах в одній кімнаті, але її чомусь ніхто не називає локальною мережею. Близько розташовані комп'ютери можуть також зв'язуватися за допомогою кабелю, що з'єднує роз'єми зовнішніх інтерфейсів (RS232C, Centronics) або навіть без кабелю по інфрачервоному каналу (IrDA). Але такий зв'язок теж чомусь не називається локальної.

Невірно і досить часто зустрічається визначення локальної мережі як малої мережі, яка об'єднує невелику кількість комп'ютерів. Дійсно, як правило, локальна мережа пов'язує від двох до декількох десятків комп'ютерів. Але граничні можливості сучасних локальних мереж набагато вище: максимальне число абонентів може досягати тисячі. Називати таку мережу малою неправильно.

Напевно, найбільш точно було б визначити як локальну таку мережу. яка дозволяє користувачам не помічати зв'язку. Ще можна сказати, що локальна мережа повинна забезпечувати прозору зв'язок. По суті, комп'ютери, пов'язані локальною мережею. об'єднуються в один віртуальний комп'ютер, ресурси якого можуть бути доступні всім користувачам, причому цей доступ не менш зручний, ніж до ресурсів, що входять безпосередньо в кожен окремий комп'ютер. Під зручністю в даному випадку слід розуміти високу реальна швидкість доступу, швидкість обміну інформацією між додатками, практично непомітна для користувача. При такому визначенні стає зрозуміло, що ні повільні глобальні мережі, ні повільний зв'язок через послідовний або паралельний порти не потрапляють під поняття локальної мережі.

З даного визначення випливає, що швидкість передачі по локальній мережі обов'язково повинна рости в міру зростання швидкодії найбільш поширених комп'ютерів. Саме це і спостерігається: якщо ще десять років тому цілком прийнятною вважалася швидкість обміну в 10 Мбіт / с, то зараз вже средньошвидкісною вважається мережа, що має пропускну здатність 100 Мбіт / с, активно розробляються, а подекуди використовуються засоби для швидкості 1000 Мбіт / з і навіть більше. Без цього вже не можна, інакше зв'язок стане занадто вузьким місцем, буде надмірно сповільнювати роботу об'єднаного мережею віртуального комп'ютера, знижувати зручність доступу до мережевих ресурсів.

Таким чином, головна відмінність локальної мережі від будь-якої іншої - висока швидкість передачі інформації по мережі. Але це ще не все, не менш важливі й інші фактори.

Зокрема, принципово необхідний низький рівень помилок передачі, викликаних як внутрішніми, так і зовнішніми чинниками. Адже навіть дуже швидко передана інформація, яка спотворена помилками, просто не має сенсу, її доведеться передавати ще раз. Тому локальні мережі обов'язково використовують спеціально прокладаються високоякісні і добре захищені від перешкод лінії зв'язку.

Особливе значення має і така характеристика мережі, як можливість роботи з великими навантаженнями, тобто з високою інтенсивністю обміну (або, як ще кажуть, з великим трафіком). Адже якщо механізм управління обміном, використовуваний в мережі, не дуже ефективний, то комп'ютери можуть подовгу чекати своєї черги на передачу. І навіть якщо ця передача буде проводитися потім на високій швидкості і безпомилково, для користувача мережі така затримка доступу до всіх мережевих ресурсів є неприйнятною. Адже йому не важливо, чому доводиться чекати.

Механізм управління обміном може гарантовано успішно працювати тільки в тому випадку, коли заздалегідь відомо, скільки комп'ютерів (або, як ще кажуть, абонентів. Вузлів) припустимо підключити до мережі. Інакше завжди можна включити стільки абонентів. що внаслідок перевантаження забуксує будь-який механізм управління. Нарешті, мережею можна назвати тільки таку систему передачі даних, яка дозволяє об'єднувати до декількох десятків комп'ютерів, але ніяк не два, як у випадку зв'язку через стандартні порти.

Таким чином, сформулювати відмітні ознаки локальної мережі можна в такий спосіб:

• Висока швидкість передачі інформації, велика пропускна здатність мережі. Прийнятна швидкість зараз - не менше 10 Мбіт / с.
• Низький рівень помилок передачі (або, що те ж саме, високоякісні канали зв'язку). Допустима ймовірність помилок передачі даних повинна бути порядку 10 -8 - 10 -12.
• Ефективний, швидкодіючий механізм управління обміном по мережі.
• Заздалегідь чітко обмежена кількість комп'ютерів, що підключаються до мережі.

При такому визначенні зрозуміло, що глобальні мережі відрізняються від локальних насамперед тим, що вони розраховані на необмежене число абонентів. Крім того, вони використовують (або можуть використовувати) не дуже якісні канали зв'язку й порівняно низькі швидкості. А механізм управління обміном в них не може бути гарантовано швидким. У глобальних мережах набагато важливіше не якість зв'язку, а сам факт її існування.

Нерідко виділяють ще один клас комп'ютерних мереж - міські, регіональні мережі (MAN, Metropolitan Area Network), які зазвичай за своїми характеристиками ближче до глобальних мереж, хоча іноді все-таки мають деякі риси локальних мереж. наприклад, високоякісні канали зв'язку і порівняно високі швидкості передачі. В принципі міська мережа може бути локальною з усіма її перевагами.

Правда, зараз вже не можна провести чітку межу між локальними і глобальними мережами. Більшість локальних мереж має вихід в глобальну. Але характер переданої інформації, принципи організації обміну. режими доступу до ресурсів усередині локальної мережі. як правило, сильно відрізняються від тих, що прийняті в глобальній мережі. І хоча всі комп'ютери локальної мережі в даному випадку включені також і в глобальну мережу, специфіки локальної мережі це не скасовує. Можливість виходу в глобальну мережу залишається всього лише одним з ресурсів, що розділяються користувачами локальної мережі.

Однак мережі мають і досить істотні недоліки, про які завжди слід пам'ятати:

Ніщо не дається даром. І треба добре подумати, чи варто підключати до мережі всі комп'ютери компанії, або частина з них краще залишити автономними. Можливо, що мережа взагалі не потрібна, так як породить набагато більше проблем, ніж дозволить вирішити.

Тут же слід згадати про таких найважливіших поняттях теорії мереж, як абонент. сервер. клієнт.

Абонент (вузол, хост, станція) - це пристрій, підключений до мережі і активно бере участь в інформаційному обміні. Найчастіше абонентом (вузлом) мережі є комп'ютер, але абонентом також може бути, наприклад, мережевий принтер або інше периферійне пристрій, що має можливість безпосередньо підключатися до мережі. Далі в курсі замість терміна "абонент" для простоти буде використовуватися термін "комп'ютер".

Сервером називається абонент (вузол) мережі. який надає свої ресурси іншим абонентам. але сам не використовує їх ресурси. Таким чином, він обслуговує мережу. Серверів в мережі може бути кілька, і зовсім не обов'язково, що сервер - найпотужніший комп'ютер. Виділений (dedicated) сервер - це сервер. займається тільки мережними завданнями. Невиділений сервер може крім обслуговування мережі виконувати й інші завдання. Специфічний тип сервера - це мережевий принтер.

Клієнтом називається абонент мережі, який тільки використовує мережні ресурси, але сам свої ресурси в мережу не віддає, тобто мережа його обслуговує, а він їй тільки користується. Комп'ютер-клієнт також часто називають робочою станцією. В принципі кожен комп'ютер може бути одночасно як клієнтом. так і сервером.

Під сервером і клієнтом часто розуміють також не власними комп'ютери, а працюють на них програмні додатки. У цьому випадку той додаток, що тільки віддає ресурс у мережу, є сервером. а то додаток, яке тільки користується мережевими ресурсами - клієнтом.