Главная » Бесплатные рефераты » Бесплатные рефераты по информатике »

Топология построения ЛВС

Тема: Топология построения ЛВС

Раздел: Бесплатные рефераты по информатике

Вуз: ВЗФЭИ

Год и город: Москва 2008

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров и более 80 % из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet, FidoNet, FREEnet и т.д. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, E–Mail писем, электронных конференций и т.д.) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей работающих под разным программным обеспечением.

Основная задача, которая ставится при построении локальных вычислительных сетей – это создание телекоммуникационной инфраструктуры компании, обеспечивающей решение поставленных бизнес-задач с наибольшей эффективностью. Важным моментом при построении ЛВС является достижение компромисса между характеристиками и возможностями создаваемой ЛВС.

Для достижения наилучших показателей функционирования ЛВС необходимо учитывать следующие характеристики:

производительность
надежность
доступность
отказоустойчивость
масштабируемость
гибкость

ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О ЛОКАЛЬНО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ

Под ЛВС понимают совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест (рабочих станций) к единому каналу передачи данных. Самая простая сеть (англ. network) состоит как минимум из двух компьютеров, соединенных друг с другом кабелем. Это позволяет им использовать данные совместно. Все сети (независимо от сложности) основываются именно на этом простом принципе. Рождение компьютерных сетей было вызвано практическими потребностью – иметь возможность для совместного использования данных.

Понятие локальная вычислительная сеть – ЛВС (англ. LAN – Local Area Network) относится к географически ограниченным (территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем связанны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций. Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС.

В производственной практики ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.

КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕМЕНТОВ ЛВС

Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Здесь обработка данных распределяется между двумя объектами: клиентом и сервером. В процессе обработки данных клиент формирует запрос к серверу на выполнение сложных процедур. Сервер выполняет запрос и результаты выполнения передает клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Подобная модель вычислительной сети получила название архитектуры клиент — сервер.

По признаку распределения функций локальные компьютерные сети делятся на одноранговые и двухранговые (иерархические сети или сети с выделенным сервером).

В одноранговой сети компьютеры равноправны по отношению друг к другу. Каждый пользователь в сети решает сам, какие ресурсы своего компьютера он предоставит в общее пользование. Таким образом, компьютер выступает и в роли клиента, и в роли сервера. Одноранговое разделение ресурсов является вполне приемлемым для малых офисов с 5-10 пользователями, объединяя их в рабочую группу.

Двухранговая сеть организуется на основе сервера, на котором регистрируются пользователи сети.

Для современных компьютерных сетей типичной является смешанная сеть, объединяющая рабочие станции и серверы, причем часть рабочих станций образует одноранговые сети, а другая часть принадлежит двухранговым сетям.

Геометрическая схема соединения (конфигурация физического подключения) узлов сети называется топологией сети. Существует большое количество вариантов сетевых топологий, базовыми из которых являются шина (эзернет), кольцо (токенет), звезда (аркнед).

Топология шина

Канал связи, объединяющий узлы в сеть, образует ломаную линию — шину. Любой узел может принимать информацию в любое время, а передавать — только тогда, когда шина свободна. Данные (сигналы) передаются компьютером на шину. Каждый компьютер проверяет их, определяя, кому адресована информация, и принимает данные, если они посланы ему, либо игнорирует. Если компьютеры расположены близко друг друга, то организация КС с шинной топологией недорога и проста — необходимо просто проложить кабель от одного компьютера к другому. Затухание сигнала с увеличением расстояния ограничивает длину шины и, следовательно, число компьютеров, подключенных к ней.

Проблемы шинной топологи возникают, когда происходит разрыв (нарушение контактов) в любой точке страны; сетевой адаптер одного из компьютеров выходит из строя и начинает передавать на шину сигналы с помехами; необходимо подключить новый компьютер.

Топологи шина

Рис.1 Топологи шина

Топология кольцо

Узлы объединены в сеть замкнутой кривой. Передача данных осуществляется только в одном нийравлении. Каждый узел помимо всего прочего реализует функции ретранслятора. Он принимает и передает сообщения, а воспринимает только обращенные к нему. Используя кольцевую топологию, можно присоединить к сети большое количество узлов, решив проблемы помех и затухания сигнала средствами сетевой платы каждого узла.

Недостатки кольцевой организации: разрыв в любом месте кольца прекращает работу всей сети; время передачи сообщения определяется временем последовательного срабатывания каждого узла, находящегося между отправителем и получателем сообщения; из-за прохождения данных через каждый узел существует возможность непреднамеренного искажения информации.

Топология кольцо

Рис.2 Топология кольцо

Топология звезда

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями происходит через центральный узел по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями.

Частота передачи запросов от одной станции к другой невысокая, по сравнению с достигаемой в других топологиях. Производительность сети в первую очередь зависит от мощности сервера. Он может быть узким местом сети. В случае выхода из строя узла нарушается работа всей сети. Стандартно для организации топологии типа «звезда» применяются сетевые карты ARCnet.

Топология звезда

Рис.3 Топология звезда

При построении локальных вычислительных сетей огромную роль играет правильный выбор архитектуры и топологии сети, который должен предусматривать многоуровневый подход.

Он заключается в представлении архитектуры создаваемой сети в виде иерархических уровней, каждый из которых решает определенные для этого уровня задачи. Это позволяет:

безболезненно для сети добавлять различные уровни, расширяющие функциональные возможности и решаемые сетью задачи

минимизировать ресурсные затраты для поиска и устранения неисправностей в сети.

Уровни иерархии ЛВС

Многоуровневая архитектура локальных вычислительных сетей предусматривает организацию четырех уровней иерархии:

1) Уровень доступа (Access Layer)

Образуется коммутаторами, работающими на втором уровне согласно модели взаимодействия открытых систем (OSI). Коммутаторы этого уровня предоставляют пользователям порты 10/100Base-TX, образуют виртуальные сети (VLAN) в пределах этих коммутаторов, и могут быть представлены как модульными устройствами, так и устройствами, объединяемыми в стек. Подключение коммутаторов уровня доступа к уровню распределения может быть выполнено как каналами Gigabit Ethernet или каналами FastEthernet, объединенными между собой по технологии Fast EtherChannel.

2.) Уровень распределения (Distribution Layer)

Образуется коммутаторами, работающими на третьем и четвертом уровнях согласно модели взаимодействия открытых систем (OSI). Коммутаторы уровня распределения связывают этого коммутаторы уровня доступа центральными коммутаторами ЛВС, а именно с коммутаторами уровня ядра. Подключение коммутаторов уровня распределения к уровню ядра может быть выполнено как каналами Gigabit Ethernet так и каналами Gigabit Ethernet, объединенными между собой по технологии Gigabit EtherChannel.

3.) Уровень ядра (Core Layer)

Образуется коммутаторами, работающими на втором и третьем уровнях согласно модели взаимодействия открытых систем (OSI). Коммутаторы уровня ядра агрегируют трафик с коммутаторов уровня распределения.

Уровень ядра (Core Layer)

4.) Уровень серверов (Server Farm)

Также образуется коммутаторами, работающими на третьем и четвертом уровнях согласно модели взаимодействия открытых систем (OSI). Коммутаторы уровня серверов обеспечивают непосредственное подключение серверов рабочих групп к сети. Подключение серверов к коммутаторам уровня серверов может быть выполнено как каналами FastEthernet так и каналами Gigabit Ethernet. Подключение же коммутаторов уровня серверов к уровню ядра может быть выполнено как каналами Gigabit Ethernet так и каналами Gigabit Ethernet, объединенными между собой по технологии Gigabit EtherChannel.

Многоуровневая архитектура ЛВС

Рис. 4 Многоуровневая архитектура ЛВС

Кроме проблем создания локальных вычислительных сетей имеется также проблема расширения (объединения) компьютерных сетей. Дело в том, что созданная на определенном этапе развития информационной системы вычислительная сеть со временем может перестать удовлетворять потребности всех пользователей. В то же время физические свойства сигнала, каналов передачи данных и конструктивные особенности сетевых компонент накладывают жесткие ограничения на количество узлов и геометрические размеры сети.

Для объединения локальных вычислительных сетей применяются следующие устройства.

1. Повторитель — устройство, обеспечивающее усиление и фильтрацию сигнала без изменения его информативности. По мере передвижения по линиям связи сигналы затухают. Для уменьшения влияния затухания используются повторители. Причем повторитель не только копирует или повторяет принимаемые сигналы, но и восстанавливает характеристики сигнала: усиливает сигнал и уменьшает помехи.

2. Мост — устройство, выполняющее функции повторителя для тех сигналов (сообщений), адреса которых удовлетворяют заранее наложенным ограничениям. Одной из проблем больших сетей является напряженный сетевой трафик (поток сообщений в сети). Эта проблема может решаться следующим образом. Компьютерная сеть делится на сегменты. Передача сообщений из сегмента в сегмент осуществляется только целенаправленно, если абонент одного сегмента передает сообщение абоненту другого сегмента. Мост является устройством, ограничивающим движение по сети и не позволяющим сообщениям попадать из одной сети в другую без подтверждения права на переход.

Мосты бывают локальные и удаленные.

Локальные мосты соединяют сети, расположенные на ограниченной территории в пределах уже существующей системы.

Удаленные мосты соединяют сети, разнесенные территориально, с использованием каналов связи и модемов.

Локальные мосты, в свою очередь, разделяются на внутренние и внешние.

Внутренние мосты обычно располагаются на одном компьютере и совмещают функцию моста с функцией абонентской ЭВМ. Расширение функций осуществляется путем установки дополнительной сетевой платы.

Внешние мосты предусматривают использование отдельного компьютера со специальным программным обеспечением.

3. Маршрутизатор — это устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему. Это, по сути, тот же мост, но имеющий свой сетевой адрес. Используя возможности адресации маршрутизаторов, узлы в сети могут посылать маршрутизатору сообщения, предназначенные для другой сети. Для поиска лучшего маршрута к любому адресату в сети используются таблицы маршрутизации. Эти таблицы могут быть статическими и динамическими.

4. Шлюз — специальный аппаратно-программный комплекс, предназначенный для обеспечения совместимости между сетями, использующими различные протоколы взаимодействия. Шлюз преобразует форму представления и форматы данных при передачи их из одного сегмента в другой. Шлюз осуществляет свои функции на уровне выше сетевого. Он не зависит от используемой передающей сроеды, но зависит от используемых протоколов обмена данными. Обычно шлюз выполняет преобразования между протоколами.

С помощью шлюзов можно подключить локальную вычислительную сеть к главному компьютеру, а также к глобальной вычислительной сети.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе были рассмотрены основные составные части ЛВС, их классификация и характеристика каждого элемента. На сегодняшний день разработка и внедрение ЛВС является одной из самых интересных и важных задач в области информационных технологий. Все больше возрастает необходимость в оперативной информации, постоянно растет трафик сетей всех уровней. В связи с этим появляются новые технологии передачи информации в ЛВС. Среди последних открытий следует отметить возможность передачи данных с помощью обычных линий электропередач, при чем данный метод позволяет увеличить не только скорость, но и надежность передачи. Сетевые технологии очень быстро развиваются, в связи с чем они начинают выделяться в отдельную информационную отрасль. Ученые прогнозируют, что ближайшим достижением этой отрасли будет полное вытеснение других средств передачи информации (телевидение, радио, печать, телефон и т.д.). На смену этим «устаревшим» технологиям придет компьютер, он будет подключен к некоему глобальному потоку информации, возможно даже это будет Internet, и из этого потока можно будет получить любую информацию в любом представлении. Хотя нельзя утверждать, что все будет именно так, поскольку сетевые технологии, как и сама информатика – самые молодые науки, а все молодое – очень непредсказуемо.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Форрест Хоулетт. 7 ключей к изучению Windows NT. – «Пергамент» Санкт–Петербург, 1995.
Хант К. Серия «Для специалиста»: Персональные компьютеры в сетях TCP/IP. – BHV–Киев, 1997.
Валда Хиллей. Секреты Windows NT Server 4.0. – К.: Диалектика, 1997.

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы

Бесплатная оценка

Размер: 46.48K

Скачано: 249

Скачать бесплатно

10.01.11 в 22:29 Автор:

Понравилось? Нажмите на кнопочку ниже. Вам не сложно, а нам приятно).

Чтобы скачать бесплатно Контрольные работы на максимальной скорости, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Важно! Все представленные Контрольные работы для бесплатного скачивания предназначены для составления плана или основы собственных научных трудов.

Друзья! У вас есть уникальная возможность помочь таким же студентам как и вы! Если наш сайт помог вам найти нужную работу, то вы, безусловно, понимаете как добавленная вами работа может облегчить труд другим.

Добавить работу

Если Контрольная работа, по Вашему мнению, плохого качества, или эту работу Вы уже встречали, сообщите об этом нам.

Добавление отзыва к работе

Добавить отзыв могут только зарегистрированные пользователи.