Топология компьютерных сетей

Роль компьютерной связи в современном мире

Компьютерная связь является основой современного мира, в котором мы живем. Она играет ключевую роль во многих сферах деятельности, начиная от обмена информацией между компьютерами и заканчивая взаимодействием людей через различные сети. Без компьютерной связи было бы сложно представить себе многие наши повседневные задачи и процессы.

Одной из главных ролей компьютерной связи является обеспечение коммуникации между людьми. С появлением интернета и социальных сетей мы можем общаться с людьми по всему миру, передавать им информацию, обмениваться мнениями и идеями. Это позволяет установить контакт с новыми людьми, находить единомышленников и расширять границы своего круга общения.

Компьютерная связь также является неотъемлемой частью нашей работы и бизнеса. Благодаря связи через компьютеры мы можем передавать и получать информацию, проводить встречи и конференции в режиме онлайн, работать удаленно и иметь доступ к совместной работе с коллегами в любой точке мира. Это значительно улучшает эффективность работы и позволяет сэкономить время и ресурсы.

Компьютерная связь также играет важную роль в развитии науки, исследований и образования. Благодаря неограниченному доступу к информации из различных источников мы можем обучаться и совершенствовать свои знания, проводить научные исследования, анализировать данные и делать новые открытия. Компьютерная связь позволяет нам быть в курсе последних научных достижений и делиться своими идеями с другими учеными.

Кроме того, компьютерная связь играет важную роль в организации и управлении государственными и коммерческими системами. Она обеспечивает связь между различными компьютерами и серверами, позволяет контролировать и управлять различными процессами, включая финансовые транзакции, транспортные системы, энергетику и многое другое. Благодаря компьютерной связи мы можем эффективно управлять ресурсами и обеспечивать безопасность и надежность работы различных систем.

Таким образом, компьютерная связь играет ключевую роль в современном мире, обеспечивая коммуникацию, развитие науки и образования, улучшение процессов работы и управления. Она стала неотъемлемой частью нашей жизни и влияет на многие аспекты нашего повседневного существования.

Проблемы стандартизации взаимодействия в вычислительных сетях

В компьютерных сетях могут совместно работать компьютеры разных
производителей, оснащенные различным набором устройств и обладающие несхожими
техническими характеристиками. На практике это означает, что для обеспечения
нормального взаимодействия этих компьютеров необходим единый унифицированный
стандарт, строго определяющий алгоритм передачи данных в распределенной
вычислительной среде.

Взаимодействие рассредоточенных процессов в сетях осуществляется с помощью
функциональной среды (т.е. комплекса технических и программных средств),
обеспечивающей выполнение определенного свода правил — протоколов связи
процессов.

Протокол —: (сетевой протокол, протокол передачи данных) — согласованный и
утвержденный стандарт, содержащий описание правил приема и передачи данных
между компьютерами и служащий для синхронизации работы компьютеров в сети.

Обычно эти протоколы реализуются с учетом принципа пакетной коммутации, в
соответствии с которым перед передачей сообщение разбивается на блоки — пакеты
определенной длины. Каждый пакет представляет собой независимую единицу передачи
информации, содержащую, кроме собственно данных, служебную информацию (адреса
отправителя и получателя, номер пакета в сообщении, информацию для контроля
правильности принятых данных).

Построение корпоративной сети для обмена данными

Сети передачи данных являются одним из самых важных инструментов для развития бизнеса. В нынешнее время они играют весомую роль в обеспечении взаимодействия всех сотрудников внутри самой компании, офисов, которые расположены не только лишь вблизи, но и на удалённом расстоянии.

Цифровые сети передачи данных представляют собой организацию соединения по протоколу IP между серверами и всеми станциями, находящимися в работе. Сам же протокол является стандартом для сети передачи данных, которая образуется из совокупности узлов связи, располагаемых на территории офисов и на прочих точках предприятия.

В основе самой композитной модели находится метод разделения сети на отдельные блоки:

Каждый из них обладает особыми функциями и предназначением.

В некоторых случаях для передачи данных можно использовать и интернет, если его пропускная способность является довольно высокой. Но если вам необходимо передавать закрытую информацию, от которой напрямую зависит безопасность и эффективность вашего бизнеса, то необходимо, чтобы такая сеть была стабильной, защищённой и надёжной. Поэтому многие крупные компании прокладывают собственные промышленные сети передачи данных. Они адаптированы под род деятельности самого предприятия.

Топологии сетей: виды, особенности, достоинства и недостатки.

Прежде чем тянуть сети необходимо знать такое понятие, как топология сетей. Прежде, чем начинать учебу в новом разделе Сети, который подразумевает большие и достаточно сложные уроки, необходимо, как я считаю, для начала дать понятие того, что такое сети и какие они бывают. Поэтому этот краткий ликбез будет полезен ну практически всем, кто интересуется организацией сетей. Топология сети – это классификационный признак сети, который определяет принцип соединения компьютеров (рабочих станций, машин) в единую сеть. Существует несколько топологий: линия, каждый с каждым (многосвязная), звезда, шина, кольцо (двойное кольцо), дерево (иерархия). Рассмотрим каждую в частности. Линия

Шина

Варианты организации корпоративной структуры

Масштаб и архитектурные особенности компьютерной сети зависят от ключевых потребностей организации. Сегодня существует несколько основных вариантов, которые наиболее востребованы:

Локально-вычислительная. При организации в обязательном порядке учитываются ограничения, которые установлены для протяженности прокладки кабелей. Специалисты, которые выполняют монтаж, могут соединить несколько устройств. Но при этом они должны находиться в пределах одного здания или офисного помещения. Такая сеть станет идеальным вариантом для маленькой компании, которая только вышла на рынок.
Глобальная. Это сеть на предприятии, которая способна соединить здания, расположенные в разных концах города или даже стран. Локальные сети позволяют передавать данные быстро, на хорошей скорости. Устройства должны находиться на маленьком расстоянии. В свою очередь глобальные сети настраиваются на обеспечение удаленной связи на огромных расстояниях. При этом они считаются более надежными во время функционирования и защищенными.
Сети поставщиков услуг. Они предоставляют своим клиентам услуги по организации каналов связи и передаче данных. При этом происходит заключение договора с поставщиком, где будут прописаны все условия обслуживания и реагирования в случае возникновения инцидентов и простоев. После согласования всех организационных моментов клиенты получат соединение на выбранной скорости.
Облачная сеть. Она может рассматриваться в качестве глобальной сети или инфраструктуры. В некоторых организациях сетевые возможности и ресурсы размещаются в частных облачных платформах или общедоступных. Доступ предоставляется только по запросу. Сетевые ресурсы могут быть виртуальными, включать в себя маршрутизаторы, брандмауэры, программное обеспечение для управления сетью.

Сегодня на многих предприятиях применяются облачные сети, которые позволяют выйти на рынок в течение короткого периода времени. Владельцы компаний смогут увеличить масштабы своей работы, а также эффективно управлять всеми затратами, контролировать поступление и расходование денежных средств. Облачные сети позволяют разработчикам размещать свои программы и приложения. Объема памяти достаточно, чтобы в последующем вносить доработки.

Общие понятия

Компьютерная связь — это совокупность методов, технологий и протоколов, которые позволяют установить соединение и передавать информацию между различными компьютерами.

Компьютерная связь может осуществляться как локально, на небольшой территории, так и глобально, через Интернет. Она является основой для функционирования таких сервисов, как электронная почта, обмен файлами, видеоконференции и многих других.

В компьютерной связи используются различные устройства и сетевое оборудование. Важными компонентами компьютерных сетей являются:

Компьютеры – устройства, способные выполнять вычисления и обрабатывать данные;
Сетевые устройства – маршрутизаторы, коммутаторы, модемы, мосты и другие устройства, которые позволяют передавать данные между компьютерами;
Соединения – физические и логические линии связи между устройствами, которые обеспечивают передачу данных;
Протоколы – правила и соглашения, которые определяют формат передаваемых данных и способы взаимодействия между устройствами.

Один из важнейших принципов компьютерной связи – передача данных. Данные могут быть переданы с использованием различных протоколов и технологий, таких как Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, USB и многих других.

Для осуществления передачи данных между компьютерами используются сетевые протоколы. Они определяют формат данных, способы управления передачей, а также правила для обработки ошибок. Некоторые из известных сетевых протоколов – TCP/IP, HTTP, FTP, SMTP.

Компьютерная связь является неотъемлемой частью современной информационной технологии и играет ключевую роль в повседневной жизни людей и функционировании многих организаций.

Сетевые устройства

Сетевые устройства играют ключевую роль в компьютерной связи, обеспечивая передачу данных между различными устройствами в сети. Они обеспечивают возможность создания, управления и поддержания сетевых соединений.

Некоторые из основных типов сетевых устройств включают в себя:

Маршрутизаторы (routers) — устройства, которые осуществляют маршрутизацию данных в сети, определяя оптимальный путь для передачи информации.
Коммутаторы (switches) — устройства, которые обеспечивают соединение множества устройств внутри локальной сети и пересылают данные только адресату, сокращая нагрузку на сеть.
Модемы (modems) — устройства, которые преобразуют цифровые данные в аналоговый формат для передачи через аналоговые телефонные линии и наоборот.
Wi-Fi точки доступа (access points) — устройства, которые создают беспроводную сеть и обеспечивают подключение беспроводных устройств к сети.
Firewall — устройства, которые обеспечивают безопасность сети, контролируя и фильтруя входящий и исходящий сетевой трафик.

Кроме перечисленных устройств, в компьютерной сети могут присутствовать и другие сетевые устройства, включая сервеные, коммуникационные сервера, маршрутизаторы межсетевых экранов (Internet gateways), принтеры, сетевые хранилища данных (NAS), устройства захвата пакетов (packet capture devices) и многие другие.

Все эти устройства в совокупности обеспечивают функционирование сети, позволяя обмениваться данными и ресурсами между различными устройствами в сети. Для оптимальной работы сети необходимо правильно настроить и управлять этими устройствами, а также обеспечить их безопасность и надежность работы.

Потребность в резервировании каналов связи

Коммуникационная сеть подстанции относится к критически важным системам. Система в целом должна быть устойчива к единичным сбоям. Смысл резервирования каналов как раз и состоит в предотвращении появления каналов или узлов, единичный отказ которых приведёт к остановке системы. При отказе узла или канала связи система должна автоматически восстанавливаться в установленное (обычно очень короткое) время. При этом должен задействоваться один из резервных маршрутов доставки данных от отправителя к получателю.

На практике шины процессов и шина станции могут быть разделены. Каждая из них должна быть резервирована. Каналы и узлы связи между шинами станции и процессов тоже должны быть дублированы. Это может быть реализовано с помощью технологий дублирования каналов ring coupling на базе коммутаторов Ethernet или путём использования нескольких сетевых интерфейсов одного конечного устройства. Резервирование каналов связи позволяет свести к минимуму задержки в передаче данных и потерю кадров, одновременно серьёзно увеличивая значение параметра наработки системы на отказ (MTBF).

В чем разница между конфигурациями сети «кольцо», «звезда» и «шина»?

15 октября 2019 г. By Miles Budimir Оставить комментарий

Промышленные сети многочисленны и разнообразны. Их можно отличить друг от друга различными способами, одним из которых является топология сети; другими словами, как устройства в сети связаны друг с другом и как они обмениваются информацией и взаимодействуют друг с другом.

Существует также различие между двумя видами топологии; физические и логические. Физическая топология относится к тому, как физические устройства размещаются и соединяются кабелями. Напротив, логическая топология описывает, как данные и информация передаются в сети. Два типа топологий могут перекрываться, но не обязательно.

Существует несколько типов топологии, но здесь мы сосредоточимся на трех наиболее распространенных в мире промышленности/управления движением; кольцевая, звездообразная и шинная топологии. (Другие типы включают двухточечный, сетчатый и гибриды этих типов.)

Кольцо — каждый узел в кольцевой топологии соединяется ровно с двумя другими узлами. Это формирует единый путь для сигналов через каждый узел сети, который напоминает кольцо. Сообщения или кадры проходят по всему кольцу и теоретически могут быть получены и/или прочитаны любым устройством в кольце.

Среди преимуществ кольцевых топологий — отсутствие центрального контроллера для управления обменом сообщениями между устройствами.

Звезда — Также известная как конфигурация луча и концентратора, в этой настройке устройства подключаются не друг к другу, а скорее к центральному мастеру/контроллеру или концентратору. Таким образом, сообщения не могут передаваться с одного устройства на другое напрямую, а должны проходить через центральный мастер/контроллер.

Наиболее значительным преимуществом звездообразных топологий является то, что выход из строя одного узла не влияет на остальную часть сети. Также проще добавлять устройства в сеть, поскольку единственное подключение — к центральному концентратору.

Топология «звезда»

«Звезда» является топологией локальной сети, в которой все рабочие станции присоединяются к центральному устройству, то есть, коммутатору или маршрутизатору. Центральное устройство управляет пересылкой информационных пакетов во всей сети. Все компьютеры через сетевую карту подключены к коммутатору отдельным кабелем, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 2. Топология «Звезда». Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Если возникает необходимость, то можно объединить целый набор сетей с топологией «звезда». В итоге может быть получена конфигурация сети с древовидной топологией. Древовидная топология применяется, как правило, в крупных организациях. Топология типа «звезда» на текущий момент превратилась в основную при формировании локальных сетей. Это объясняется наличием у неё следующих достоинств:

Отказ в работе одной рабочей станции или повреждение ее кабеля никак не отражается на работе всей сети в целом.
Сеть обладает отличной масштабируемостью. Для подсоединения новой рабочей станции достаточно проложить от коммутатора отдельный кабель.

Организация передачи данных в сети

Сегодня происходит активное освоение таких сфер деятельности, как IT-индустрия и телекоммуникация. Сетей очень много, а само их определение представляет собой систему мультиплексированного доступа к каналам связи и ресурсам.

Все те процессы, выполняющие передачу информации, а также средства, обеспечивающие их, называются информационной коммутацией. Сама сеть передачи данных является организационной и технической структурой. Состоит она из определённых узлов коммутации и каналов связи. С их помощью выполняется соединение узлов связи между собой и с конечными устройствами, которые служат для передачи данных между точками, удалёнными друг от друга.

Сам же канал связи является комплексом технических средств и среды распространения. С его помощью происходит передача самих сигналов электросвязи между сетевыми узлами и станциями с определённой частотой и скоростью, а также конечным оборудованием.

Способы передачи данных в сетях осуществляются тремя способами:

Полудуплексная передача. Приём и передача данных выполняются поочерёдно.
Двунаправленная (дуплексная). В данном случае каждая из станций одновременно получает и передаёт информацию.
Однонаправленная (симплексная). Сюда относится радио и ТВ.

Для того чтобы выполнить передачу информации в информационных системах, в большинстве случаев используется самая первая организация передачи данных в сети.

Передача данных классифицируется на два основных метода:

Асинхронный. Применяется он в тех системах, где обмен данными осуществляется непостоянно и не нуждается в высокой скорости передачи.
Синхронный. В данном случае информация передаётся определёнными блоками. Тут могут передаваться не только лишь символы, но и поток битов. Эти способы передачи данных в вычислительных сетях считаются самыми эффективными со встроенным надёжным механизмом обнаружения ошибок.

По своей принадлежности сети классифицируются на локальные, региональные, городские и глобальные. Последняя отличается от остальных тем, что тут присутствует много пользователей.

Неполносвязные [ править ]

Существует несколько различных неполносвязных топологий. При конфигурации LAN в основном используются следующие: шина (bus), звезда/хаб (star/hub), кольцо (ring). В неполносвязных топологиях передача данных может осуществляться не напрямую между компьютерами, а через дополнительные узлы.

Шина

В данной топологии все рабочие стации подсоединены к общему кабелю (называемому магистраль или шина). Данные, сгенерированные на одном из компьютеров, отправляются через шину во все остальные. Чтобы сигнал не отражался обратно, на концах шины должны стоять специальные терминаторы, поглощающие сигнал. Преимущества:

низкий расход кабеля
устойчивость сети к неисправностям отдельных узлов
простота настройки и конфигурации

неустойчивость сети к неисправности кабеля
ограничение длины кабеля и количества рабочих станций, связанное с затуханием сигнала
низкая производительность, обусловленная разделением канала между всеми абонентами
большое количество коллизий пакетов

На текущий момент данная топология применяется крайне редко.

Звезда

В сети, построенной согласно топологии «звезда», каждая рабочая станция соединена одним или двумя кабелями с центральным элементом, тип которого зависит от типа данной звезды. В топологии активная звезда центральным элементом является компьютер, по мощности значительно превыщающий периферийные. В топологии пассивная звезда в центре находится концентратор или хаб. Концентратор обеспечивает параллельное соединение компьютеров и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом. Пассивная звезда распространена гораздо шире, чем активная. Данные от передающей станции отправляются через центральную всем остальным компьютерам, но принимаются они только теми станциями, которым они предназначались. Одним из способов расширения данной сети является замена периферийного компьютера на центральный, к которому в последствие могут быть подключены новые периферийные.

простота подключения нового узла
возможность централизованного управления
устойчивость сети к неисправностям отдельных узлов и кабелей, так как каждый кабель соединяет только узел с хабом

неустойчивость сети к неисправности хаба
высокий расход кабеля
ограничение числа узлов, связанное с пропускной способностью хаба

Данная топология — одна из самых используемых в домашних и офисных сетях. Применяется в LAN с архитектурой 10Base-T Ethernet. Так как данные передаются от каждого компьютера к каждому, физическая топология «звезда» соответствует логической топологии «шина».

Кольцо

В данной топологии компьютеры соединены кабелем в единое кольцо: выход одного компьютера связан с входом следующего. В отличие от топологии «шина» здесь нет необходимости в терминаторах, так как сигнал идет всегда в одну сторону по кругу. Данные, отправленные одной станцией, пройдут через все другие, но будут приняты только той станцией, которой они предназначались. При этом каждый промежуточный компьютер на этом пути будет выступать усилителем сигнала. Метод, используемый для передачи данных в кольце, называется передачей токена. Токен — специальная последовательность бит, содержащая контрольную информацию. Станция, обладающая в данный момент токеном, может посылать данные. Преимущества:

простота подключения нового узла (за исключением того, что необходимо останавливать всю сеть на время подключения)
низкий расход кабеля
простота настройки и конфигурации
утойчивость к перегрузкам и большим потокам информации
малое количество коллизий

неустойчивость сети к неисправности кабеля и неисправности рабочих станций

Данная топология редко используется в чистом виде из-за своей ненадежности, на практике применяются ее различные модификации. Например, станции соединяются двумя параллельными линиями связи, передающими информацию в противоположных направлениях. Так увеличивается скорость передачи и устойчивость сети.

СОЗДАНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ

Вам уже известно, что компьютерная сеть состоит из двух или более компьютеров, соединенных друг с другом посредством кабелей и других сетевых устройств,
используемых для передачи потока данных. Соединяя компьютеры вместе, вы
создаете сеть. Если затем соединить одну сеть с другой, то будет сформирована
мегасеть, или Internet. Internet, о которой вы слышите практически каждый
день самая большая мегасеть в мире. Вы можете создавать различные сети в
рамках вашей организации (например, сеть НИЧ и сеть центра информационных технологий), которые будут иметь структуру, подобную Internet. Если впоследствии
соединить эти сети, то получится внутренняя мегасеть.

Сетевая технология позволяет сотрудникам использовать ресурсы, находящиеся
на компьютерах в различных сетях, не разбираясь в различиях технологии реализации каждой из этих сетей.

При создании сети вам прежде всего следует
определить конфигурацию. Выбор специфической конфигурации сети будет зависеть от ваших ближайших и долгосрочных потребностей. Следует определить различные приложения, для которых
вы будете использовать свою сеть. Затем надо решить — какая сеть нужна: глобальная или локальная. Вам также потребуется определить, сколько компьютеров
будет соединено с сетью, сколько вы можете потратить на установку сети, каков
необходимый уровень сетевой эффективности и безопасности.

Выбрать сетевую топологию, определяющую способ физического соединения компьютеров. Затем выбирается сетевое
оборудование, с помощью которого будет реализована эта сетевая топология. Выбрать сетевую операционную систему, аппаратное и программное обеспечение сервера и клиента, которые можно использовать для построения компьютерной сети. Выбрать сетевую топологию.

Топология сетки

Топология сетки — это соединение точка-точка, где узлы взаимосвязаны. В этой форме топологии, данные передаются двумя способами: маршрутизации и затопление. В маршрутизации узлы используют логику маршрутизации для определения кратчайшего расстояния до места назначения пакета. Напротив, при затоплении данные отправляются на все узлы в сети. Наводнение не требует никакой формы логики маршрутизации для работы.

Есть две формы топологии сетки: частичная топология сетки и етопология ULL-сетки. При частичной топологии сетки большинство узлов взаимосвязаны, но есть несколько, которые связаны только с двумя или тремя другими узлами. В топологии с полной сеткой каждый узел взаимосвязан.

преимущества

Сетчатые топологии используются в первую очередь потому, что они надежны. взаимосвязанность узлов делает их чрезвычайно устойчивыми к сбоям. Нет ни одного сбоя компьютера, который мог бы сломать всю сеть. Отсутствие единой точки отказа является одной из причин, почему это популярный выбор топологии. Эта настройка также защищена от взлома.

Недостатки

Однако сетчатые топологии далеки от совершенства. Oни требует огромного количества конфигурации как только они развернуты. Топологическая схема более сложна, чем у многих других топологий, и это отражается в том, сколько времени потребуется для ее настройки. Вам нужно будет разместить целый ряд новых проводов, которые могут быть довольно дорогими.

Главный принцип работы

Главные компоненты, которые входят в архитектуру компьютерной сети, – узлы и ссылки. В качестве сетевого узла может использоваться оборудование, которое позволяет передавать данные. Сюда относят модем, коммутатор и концентратор. За последние несколько лет используют и терминальное оборудование для своевременной обработки данных, когда требуется выполнить подключение нескольких принтеров и компьютеров одновременно.

Каналы являются только средой передачи, которые выполняют главную функцию в соединении двух узлов. Организовать соединение можно через кабели, оптическое волокно. Такой способ называют физическим. Еще один вариант – использование беспроводных сетей, которые стали более востребованными за последние несколько лет.

В компьютерной сети, которая функционирует и обеспечивает передачу данных, задействуют протоколы и набор правил, настраивают маршруты. Через существующие ссылки происходит передача и обмен данными. В зависимости от основных требований определяется архитектура компьютерной сети. В данном случае учитывают конструктивные особенности, логические компоненты, которые необходимо соединять.