Классификация компьютерных сетей

Компьютерные сети можно классифицировать следующим образом:

  • по территориальному признаку;
  • по типу среды передачи;
  • по скорости передачи информации;
  • по типу функционального взаимодействия;
  • по типу сетевой топологии;
  • по функциональному назначению;
  • по сетевым операционным системам;
  • по режиму доступа пользователей;
  • по роли в многоуровневой архитектуре сети.

Фундаментальной является классификация сетей по их территориальному признаку. В зависимости от расстояния между узлами компьютерные сети можно разделить на локальные, глобальные и городские.

Локальная сеть (Local Area Network, LAN) – группа узлов, связанных друг с другом и расположенных на небольшой территории. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. В качестве примера локальной сети можно привести домашние сети, офисные сети, школьные сети, сети предприятий. Локальные сети характеризуются высокими скоростями передачи данных. Наиболее распространенные технологии локальных сетей – Ethernet и семейство стандартов IEEE 802.11 для беспроводных локальных сетей (Wireless Local Area Network, WLAN).

Небольшие локальные сети, радиус действия которых ограничен несколькими метрами и которые предназначены для объединения устройств, используемых одним человеком (или небольшой группой людей) называются персональными локальными сетями (Personal Area Network, PAN). Чаще всего этот термин применяется к сетям беспроводной технологии Bluetooth (IEEE 802.15).

Разновидностью локальной сети можно считать сеть кампуса. Сеть кампуса (Campus Area Network, CAN) представляет собой компьютерную сеть, соединяющую локальные сети на географически ограниченном пространстве, например, университетский городок, корпоративный кампус или военная база. Сеть кампуса больше, чем обычная локальная сеть, но меньше, чем городская сеть. Как правило, в сетях кампусов используются высокоскоростные технологии семейства Ethernet.

Глобальная сеть (Wide Area Network, WAN) – компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя сети городов, стран, континентов. Самой популярной глобальной сетью является сеть Интернет. Глобальные сети предназначены для объединения различных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети. Некоторые глобальные сети построены исключительно для определенных организаций и являются частными, другие организованы операторами связи и являются средством подключения домашних локальных сетей или локальных сетей организаций к Интернет. Глобальные сети могут быть созданы на основе выделенных линий (соединение типа «точка-точка» между двумя компьютерами или локальными сетями) или методов, основанных на коммутации каналов, пакетов или ячеек. Наиболее распространенными протоколами и технологиями глобальных сетей являются SONET/SDH, MPLS, HDLC, PPP, xDSL, GPON, ATM, семейство Ethernet.

Городская сеть или сеть мегаполиса (Metropolitan Area Network, MAN) – компьютерная сеть, связывающая множество локальных сетей на территории одного города. Городская сеть сочетает в себе признаки как локальной, так и глобальной сети. Для нее характерна большая плотность подключения конечных абонентов, высокоскоростные линии связи и большая протяженность каналов связи. В качестве примера городских сетей можно привести опорную сеть провайдера, сеть кабельного телевидения. В большинстве случаев в городских сетях используются оптические линии связи и технологии семейства Ethernet (т.е. Metro Ethernet). Однако каналы связи между локальными сетями могут быть организованы и без применения кабелей. Разработки, связанные с высокоскоростным беспроводным доступом в Интернет, привели к созданию беспроводных MAN (Wireless Metropolitan Area Networks, WMAN), которые описаны в семействе стандартов IEEE 802.16 (коммерческое название WiMAX).

Объединение глобальных, городских и локальных сетей позволяет создавать многоуровневые иерархии, которые представляют собой мощные средства для обработки больших массивов данных и доступа к практически неограниченным информационным ресурсам.

Рис. 1.5 Пример объединения сетей
Рис. 1.5 Пример объединения сетей

Локальные сети в качестве компонентов могут входить в городские сети, городские сети — в глобальные. Глобальные сети могут образовывать еще более крупные системы. Самым крупным объединением компьютерных сетей в масштабах планеты является сеть Интернет.

Примером взаимодействия локальных и глобальных сетей является виртуальная частная сеть (Virtual Private Network, VPN) – сеть организации, получившаяся в результате объединения двух или нескольких территориально распределенных локальных сетей с помощью общедоступных каналов глобальных сетей, например, сети Интернет.

Рис. 1.6 Виртуальная частная сеть
Рис. 1.6 Виртуальная частная сеть

Другими словами, крупную сеть можно описать как структуру, состоящую из множества объединенных друг с другом сетей меньшего размера или их частей. Эта концепция важна для понимания сетевых технологий, т.к. некоторые из них наилучшим образом можно объяснить, рассмотрев большую сеть целиком на верхнем уровне иерархии, а разъяснение других технологий требует детального рассмотрения работы входящих в нее частей.

Здесь необходимо сделать небольшое отступление, чтобы познакомиться с терминами, которые являются важными концепциями проектирования сетей и используются для описания относительного размера сетей и их частей. Наиболее часто используемыми из них являются:

  • Сеть (Network– общий термин, который нередко используют для обозначения различных понятий. Сеть может быть практически любого размера, от двух устройств до тысяч. Когда сеть большая и состоит из множества соединенных между собой сетей меньших размеров, она уже называется составной сетью (Internetwork). Однако, несмотря на это, часто можно услышать, например, «Корпоративная сеть D-Link», хотя понятно, что она состоит не менее чем из тысячи компьютеров.
  • Подсеть (Subnetworksubnet). Этот термин имеет несколько значений. Подсеть – это часть сети или сеть, которая является частью большой составной сети. Также термин «подсеть» имеет специальное значение в контексте IP-адресации.
  • Сегмент (Сегмент сети, segment, network segment). Этот термин, также как и термин «подсеть», имеет несколько значений. Сегментом можно назвать небольшую часть сети, в некоторых контекстах, под сегментом подразумевают «подсеть» и термины используются взаимозаменяемо. Однако наиболее часто под термином «сегмент» понимают обособленную часть сети, меньшую, чем подсеть. В основном сети проектируют таким образом, чтобы компьютеры, связанные друг с другом или используемые одной группой людей, помещались в один сегмент сети.

Существует проблема двоякого использования термина «сегмент» в технологии Ethernet. Первые спецификации физического уровня Ethernet использовали коаксиальный кабель, который сам по себе назывался «сегмент». Этот сегмент совместно использовался всеми, подключенными к нему устройствами и получил название «домена коллизий» (collision domain) сети.

Для каждого физического уровня технологии Ethernet были определены правила, регламентирующие количество устройств в одном сегменте, длину сегмента, способ соединения сегментов друг с другом в зависимости от используемого сетевого оборудования. Например, такие устройства как повторители и концентраторы увеличивали домен коллизий, в то время как коммутаторы разделяли один большой домен коллизий на несколько меньших. Со временем термины «домен коллизий» и «сегмент» стали взаимозаменяемыми. Таким образом, сегодня в технологии Ethernet термин «сегмент» используется как для обозначения части кабеля, а также для электрически соединенных кабелей, представляющих один домен коллизий.

Еще одно значение термина «сегмент» связано с протоколом TCP. Сегментом называется сообщение, отправляемое этим протоколом.

  • Составная сеть (InternetworkInternet). Значение этого термина может иметь общее или конкретное значение, в зависимости от контекста. В некоторых технологиях «internetwork» используется для обозначения большой сетевой структуры, состоящей из множества меньших по размеру сетей. В других – это сеть, выделенная из составной сети на основе способа подключения устройств. Например, под сетью часто подразумевают группу узлов, соединенных на канальном уровне модели OSI (Open Systems Interconnection Reference Model) по технологии Ethernet с помощью коммутаторов. Составная сеть формируется, когда эти сети объединяются между собой на третьем уровне модели OSI с помощью маршрутизаторов.

Исходя из роли в многоуровневой архитектуре сети могут подразделяться на:

  • абонентские сети (susbscriber network);
  • сети доступа (access network);
  • магистральные сети (backbone, backbone network).

Абонентские сети представляют собой домашние, офисные или корпоративные локальные сети.

Под сетями доступа понимаются местные сети, необходимые для подключения оконечного оборудования абонентских сетей к узлам магистральной сети предприятия или оператора связи.

Под магистральными сетями понимаются территориально-распределенные сети, которые выполняют функции переноса (транспортирования) потоков сообщений из одной сети доступа в другую. Узлы магистральных сетей (коммутаторы, маршрутизаторы) обычно соединяются высокоскоростными и надежными каналами связи (оптическими или спутниковыми).

Рис. 1.7 Подключение сетей доступа к магистральной сети
Рис. 1.7 Подключение сетей доступа к магистральной сети

По режиму доступа пользователей все существующие сети делятся на: сети общего пользования (public) и частные сети (private). Сеть общего пользования — это сеть, к которой может получить доступ любой пользователь. К сетям связи общего пользования относятся Интернет, телефонные сети общего пользования, сети теле- и радиовещания. К частной сети имеет доступ только ограниченная группа людей, как правило, домашние пользователи, служащие фирм, предприятий. К частным сетям относятся домашние, корпоративные, профессиональные, производственно-технологические сети.

По типу среды передачи компьютерные сети можно разделить на проводные и беспроводные.

Проводные сети для передачи данных используют электрические кабели (коаксиальные, витая пара) или волоконно-оптические кабели.

Рис. 1.8 Проводная сеть
Рис. 1.8 Проводная сеть

В беспроводных сетях передача информации осуществляется с использованием электромагнитных волн в определенном частотном диапазоне.

Рис. 1.9 Беспроводная сеть
Рис. 1.9 Беспроводная сеть

Одним из немаловажных вопросов при построении сети остается вопрос совместного использования ресурсов и организации взаимодействия компьютеров. В частности проектировщики решают возлагать или нет на какие-либо выделенные устройства сети функции управления ресурсами и доступом пользователей, или каждое устройство будет выполнять определенную работу в общем процессе предоставления сетевых сервисов.

По типу взаимодействия между компьютерами и с точки зрения распределения ролей между ними различают одноранговые и клиент-серверные сети.

В одноранговой сети (peer-to-peer) все компьютеры равноправны. Каждый из них может выступать как в роли сервера, предоставляя файлы и аппаратные ресурсы (принтеры, жесткие диски и т.д.) другим компьютерам, так и в роли клиента, пользующегося ресурсами других компьютеров. Число компьютеров в одноранговых сетях обычно не превышает десяти, поэтому их другое название – рабочая группа. Примерами рабочих групп являются домашние сети или сети небольших офисов.

Рис. 1.10 Одноранговая сеть
Рис. 1.10 Одноранговая сеть

Сети типа «клиент-сервер» (client-server), как правило, создаются в учреждениях или крупных предприятиях. В таких сетях выделяется один или несколько компьютеров, называемых серверами, задача которых состоит в быстрой и эффективной обработке большого числа запросов других компьютеров – клиентов. Клиентские запросы бывают разными – начиная с простейшей проверки имени пользователя и пароля при входе в систему, заканчивая сложными поисковыми запросами к базам данных. Обычно в роли серверов выступают мощные и надежные компьютеры, которые имеют большой объем памяти, более емкие хранилища данных, высокоскоростные сетевые адаптеры для подключения к сети. Такие компьютеры работают постоянно, круглосуточно предоставляя пользователям свои ресурсы и обеспечивая доступ к своим службам, т.е. работающим на них программам.

Службы (services) – программы, работающие на серверах и выполняющие какие-либо действия по запросу клиента.

Рис. 1.11 Сеть типа «клиент-сервер»
Рис. 1.11 Сеть типа «клиент-сервер»

Выбор модели взаимодействия между компьютерами зависит от конкретных потребностей определенной сети. Преимуществом одноранговых сетей является простота настройки, низкая стоимость развертывания и поддержки, независимость компьютеров и их ресурсов друг от друга, отсутствие необходимости в дополнительном программном обеспечении (кроме сетевой операционной системы) и в постоянном присутствии системного администратора. Поэтому традиционно такая модель используется в небольших сетях. Недостатками одноранговых сетей является отсутствие возможности централизованного управления сетью, доступа к данным и, как следствие, их низкая защищенность.

Клиент-серверная модель обеспечивает преимущества в части производительности, масштабируемости (т.е. расширяемости), безопасности сети и возможности централизованного управления, но обладает высокой стоимостью сопровождения, сложностью в развертывании и поддержке (требуется постоянное присутствие квалифицированного системного администратора) и наличием единой точки отказа (неисправность сервера может сделать всю сеть практически неработоспособной, а ресурсы недоступными). Тем не менее, в настоящее время сети типа «клиент-сервер» являются самыми распространенными. Клиент-серверная модель наиболее подходит для больших сетей, однако также используется в небольших сетях из-за возможности организации централизованного управления ресурсами и доступом пользователей.

Необходимо упомянуть еще одну причину доминирования клиент-серверной модели. Клиент-серверная архитектура является основой большинства сервисов и протоколов стека TCP/IP. Например, Web-браузер, который используется для просмотра страниц в Интернете, по сути, является программным Web-клиентом, а сайт, к ресурсам которого пользователь получает доступ, является Web-сервером.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

двенадцать − 7 =