Принципы построения сетей

1. Принципы построения сетей

Связь компьютера с ПУ

2. Связь двух ПК

3. Виды связей

4. Связность

а – полносвязная топология, б – неполносвязная (ячеистая)

5.

Способ соединения компьютеров в сеть
называется её топологией.
Сетевая топология может быть:
• физической — описывает реальное расположение и связи
между компьютерами
• логической — описывает хождение сигнала в рамках
физической топологии

6. Типы топологий

а – общая шина
б – звезда
в – кольцо
г – дерево
д – сетка

7. Сетевые топологии. Общая шина

Computer
Computer
Computer
Computer
Все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи.
Информация от каждого компьютера одновременно передается всем
остальным компьютерам.
Плюсы:
• Дешевизна
• Легкое расширение
Минусы:
• Интенсивный трафик снижает производительность
• Низкая отказоустойчивость
• Трудная диагностика

8. Сетевые топологии. Звезда

Hub
Computer
Computer
Computer
Computer
Computer
Computer
Топология, в которой все компьютеры присоединены к центральному узлу
(коммутатор, концентратор, компьютер).
Обмен информацией идет исключительно через центральный узел, на
который ложится большая нагрузка.
Плюсы:
• Высокая отказоустойчивость
• Удобная диагностика
• Высокое быстродействие
Минусы:
• Отказ концентратора отключает всю сеть
• Большой расход кабеля
• Дорогое оборудование

9. Сетевые топологии. Кольцо

Кольцо — это топология, в которой каждый
компьютер соединен линиями связи с двумя
другими:
от одного он только получает информацию,
а другому только передает.
Передача информации всегда производится только в одном направлении.
Каждый из компьютеров передает информацию только одному компьютеру,
следующему в цепочке за ним, а получает информацию только от предыдущего.
Поэтому выход из строя хотя бы одного из них нарушает работу сети в целом.
Каждый компьютер ретранслирует приходящий к нему сигнал, то есть
выступает в роли репитера. Затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого
значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца.
Размеры кольцевых сетей достигают десятков километров.

10. Сетевые топологии. Кольцо

Плюсы:
• Дешевизна
• Легкое расширение
Минусы:
• Интенсивный трафик снижает производительность
• Низкая отказоустойчивость
• Трудная диагностика

11.

Древовидная топология
Эту топологию можно рассматривать, как объединение
нескольких звезд.

12. Сетчатая (ячеистая) топологии

Computer
Каждый компьютер сети соединяется
со всеми или многими компьютерами
этой же сети.
Computer
Computer
Computer
Computer
Характеризуется высокой
отказоустойчивостью, сложностью
настройки и преизбыточным расходом
кабеля.
Computer
Плюсы: повышенная отказоустойчивость.
Минусы: сложность инсталляции и реконфигурации.

13.

Смешанная топология
В таких сетях можно выделить
отдельные фрагменты (подсети),
имеющие разные базовые
топологии, поэтому их называют
сетями со смешанной топологией.

14.

Факторы, которые необходимо учитывать при выборе топологии:
1.
- Имеющуюся кабельную систему и оборудование
2.
- Месторасположение компьютеров и оборудования
3.
- Размеры планируемой сети
4.
- Объем и тип информации для совместного использования
Физическое расположение компьютеров, соединяемых сетью, почти не
влияет на выбор топологии. Как бы ни были расположены компьютеры, их
можно соединить с помощью любой заранее выбранной топологии.
Большинство современных сетей используют топологию «звезда» или
гибридную топологию, объединяющую несколько звезд, например, типа
«дерево»

15. Топологические элементы сети

Узлы сети – устройства, наделенные сетевыми адресами.
Кабельный сегмент – отрезок кабеля, соединяющий 2 или более узлов.
Сегмент сети - совокупность узлов сети, использующих общую среду передачи.
Сеть - совокупность узлов сети, имеющих единую систему адресации.
Активные коммуникационные устройства:
Повторитель – устройство, обеспечивающее усиление и фильтрацию сигнала
без изменения его информативности.
Повторитель - устройство, позволяющее
преодолевать ограничения длины
кабельных сегментов.

16.

Активные коммуникационные устройства:
Концентратор (hub) – сетевое устройство, выполняющее функции повторителя
и объединяющее несколько сетевых устройств в один общий сегмент сети.
Концентратор копирует и полностью передает полученную информацию на все
устройства, подключенные к его портам.
Концентратор не является интеллектуальным устройством и обеспечивает только
точки физического соединения для сетевых устройств. Он функционирует на
первом уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем (OSI).

17.

Активные коммуникационные устройства:
Мост (bridge) – средство объединения сегментов сетей в единую сеть.
Мост обеспечивает передачу сетевого трафика в соответствии с заданными
условиями.
Коммутатор (switch) – устройство, обеспечивающее соединение сетевых
устройств посредством внутренних механизмов коммутации. Он работает на
втором или третьем уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем.
В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного
устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только получателю.
Используется для сегментации сетей с целью повышения пропускной
способности и безопасности.

18.

Активные коммуникационные устройства:
Маршрутизатор (router) – сетевое устройство, используемое для установления
и управления потоками данных между различными сетями путем выбора
маршрутов на основе механизмов и алгоритмов протоколов маршрутизации.
Для работы они используют информацию о топологии сети, алгоритмы
маршрутизации, а также правила, заданные администратором сети. Они могут
самостоятельно выбирать маршрут доставки пакета данных от отправителя до
получателя.
В роли маршрутизатора может выступать рабочая станция, имеющая несколько
сетевых интерфейсов и снабженная специальным программным обеспечением.

19.

Адресация узлов
Типы адресов:
числовые (например, 195.22.255.255)
символьные (например, www.sseu.ru)
плоские (например, аппаратные МАС-адреса)
иерархические (IP-адреса, доменные адреса).
Требования к системе адресации:
- адрес должен уникально идентифицировать сетевой интерфейс;
- схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд
администратора и вероятность дублирования адресов;
- желательно, чтобы адрес имел иерархическую структуру;
- адрес должен быть удобен для пользователей сети (должен допускать
символьное представление);
- адрес должен быть компактным.

20.

Маршрутизация
Маршрут - последовательность транзитных узлов на пути от отправителя
к получателю.
ЦЕЛИ МАРШРУТИЗАЦИИ – ОБЕСПЕЧЕНИЕ:
- минимальной задержки пакета при его передаче по сети;
- максимальной пропускной способности сети;
- максимальной защиты пакета от угроз безопасности;
- надежности доставки пакета адресату;
- оптимизации стоимости передачи пакета между узлами сети.
Алгоритм маршрутизации: правило назначения выходной линии связи узла
сети для передачи пакета, базирующееся на информации, содержащейся
в заголовке пакета.
Показатели эффективности алгоритма:
- время доставки пакета;
- нагрузка на сеть при передаче служебной (маршрутной) информации;
- затраты ресурсов коммуникационного оборудования.

21.

Маршрутизация
Способы маршрутизации:
1. Централизованная
2. Распределенная
3. Смешанная
Виды маршрутизации:
Простая (без учета изменения топологии и загрузки узлов)
случайная – выбирается 1 из возможных направлений
лавинная – передача по всем свободным линиям.
Фиксированная (учет изменения топологии, без учета изменения
загрузки узлов)
Адаптивная (учет изменения топологии и загрузки узлов)
локальная (информация о соседних узлах)
распределенная (информация с соседних узлов)
централизованная (использование центра маршрутизации)
гибридная (информация центра и загрузка соседних узлов)

22. Структура сети

ВИДЫ КОММУТАЦИИ:
коммутация каналов - последовательно соединенные участки каналов связи;
коммутация сообщений - передача данных дискретными порциями разной
длины (сообщения);
коммутация пакетов - передача данных дискретными порциями одинаковой
длины (пакеты);

23.

Контрольные вопросы:
1. Назовите основные элементарные топологии компьютерных сетей.
2. Каковы преимущества и недостатки топологий:
общая шина
звезда
3. Укажите типы сетевых адресов, приведите примеры
4. Каково назначение сетевого устройства «повторитель» ?
5. В чем отличие коммутатора от концентратора?
6. В чем состоит основное назначение маршрутизатора?
7. Что такое алгоритм маршрутизации?
8. В чем состоит отличие режима «коммутации сообщений» от режима
«коммутации пакетов»?
9. Назовите активные коммуникационные устройства и их функции.