ТЕМА 2. Модели и структуры информационных сетей. Информационные ресурсы сетей.

Internet-ресурсы

Вопросы для самопроверки

1. Охарактеризуйте понятия: информация, источник информации, потребитель информации, сообщение, формат данных, объект информационной сети, пользователь, абонент.

2. Охарактеризуйте открытые информационные системы.

3. Приведите классификацию информационных сетей по различным признакам.

Цель:изучить модели и основные структуры информационных сетей, а также их информационные ресурсы.

Задачи:

ü изучить назначение и основные характеристики информационных сетей;

ü изучить основные топологии информационных сетей;

ü рассмотреть и изучить информационные ресурсы сетей.

После изучения темы Вы должны знать:

ü назначение и основные характеристики информационных сетей.

ü основные топологии информационных сетей;

ü информационные ресурсы сетей.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) - система распределенной обработки данных, охватывающая небольшую территорию (диаметром до 10 км) внутри учреждений, НИИ, вузов, банков, офисов и т. д. Каналы такой сети имеют высокое качество связи и принадлежат одной организации.

Применяются две архитектуры сетей:

- архитектура «клиент-сервер» (позволяет эффективно использовать ресурсы сетей). В такой сети выделяется один или несколько управляющих и обслуживающих узлов, остальные узлы являются терминальными.

По функциональности выделяются: файловый сервер, сервер печати, коммуникационный сервер, сервер приложений, сервер базы данных.

- одно ранговая архитектура предполагает взаимодействие равноправных абонентских систем, где каждый узел может выполнять функции и клиента, и сервера. Проблема одно ранговых сетей - их безопасность, так как отсутствуют средства обеспечения безопасности в масштабе сети. При этом отдельные ресурсы отдельных компьютеров могут быть защищены системой паролей, и только те пользователи, которые знают пароль, могут получить доступ к ресурсам. Этот тип сети может быть работоспособным в малых сетях, но также требует, чтобы пользователи знали и помнили различные пароли для каждого разделенного ресурса в сети. С ростом количества пользователей и ресурсов одно ранговая сеть становится неработоспособной. Это происходит не потому, что сеть не может функционировать правильно, а потому, что пользователи не в состоянии справиться со сложностью сети.

В зависимости от используемых физических средств соединения выделяются: проводные и беспроводные локальные сети.

Территориальная сеть - это сеть, системы которой расположены в различных географических точках. Она охватывает большое пространство (от района до группы стран). Характерной особенностью является применение протяжённых широкополосных каналов, большого числа узлов коммутации или спутников связи.

Она должна удовлетворять следующим основным требованиям:

- включать большое число абонентских систем (до нескольких тысяч);

- покрывать большой географический район;

- обеспечивать широковещание и доставку сообщений группам и отдельным адресатам;

- иметь высокую пропускную способность (до десятков Гбит/с);

- обладать большой надёжностью в работе;

- гарантировать безопасность данных;

- передавать разнообразные виды данных: тексты, звук, изображения.

На рисунке 3 приведена классификация территориальных сетей.

Рис. 3. Классификация территориальных сетей

Глобальная сеть - это сеть, абонентские системы которой расположены в разных странах. Они были созданы, как объединение территориальных сетей.

Глобальную сеть, состоящую из группы взаимодействующих территориальных сетей, называют также метасетью, например: сеть Internet. Создание глобальных сетей привело к появлению архитектуры компьютер-сеть, в которой простые и высокоэффективные сетевые компьютеры стали компонентами этих сетей и предназначены для использования их больших возможностей. Абонентские системы, построенные на этих компьютерах, позволили их обладателям интегрироваться в мировую информационную инфраструктуру.

Виртуальная сеть - это сеть, характеристики которой в основном определяются её программным обеспечением.

Виртуальная сеть должна обеспечивать:

- работу оперативных изолированных от других пользователей рабочих групп. Рабочая группа - это совокупность пользователей, имеющих общие ресурсы и права использования этих ресурсов, создается в сети для выполнения определенного комплекса задач;

- процедуры перемещения, удаления объектов сети, возможность смены ролей, чтобы клиент, когда это необходимо, мог выступать в роли сервера;

- возможность обеспечения безопасности данных путём локализации трафика в рамках изолированной группы.

Для этого в коммуникационной сети устанавливается интеллектуальное устройство (узлы коммутации, концентраторы, мосты и т.д.), которое в соответствии с указаниями административной системы соединяет друг с другом логические каналы, образуя закрытую для других абонентов локальную сеть.

Топология коммуникационной сети определяет схему размещения линий связи и коммутаторов (это может быть, например, кольцо или решетка). Топологию сетей принято изображать в виде графов, в которых дуги соответствуют линиям связи, а узлы - коммутаторам. С каждым узлом в сети (или в соответствующем графе) связан определенный набор линий связи.

Классификация сетей по топологии (конфигурации элементов в сети):

- широковещательные;

- последовательные.

В широковещательных конфигурациях каждая абонентская система передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными системами. К таким конфигурациям относят:

1) общая шина (рис. 4,а) позволяет значительно упростить логическую и программную структуру сети, снизить расход кабеля;

2) дерево (рис.4,б) представляет собой более развитый вариант конфигурации типа общая шина. Дерево образуется путем соединения нескольких шин активными повторителями или сетевыми концентраторами («хабами»). Оно обладает необходимой гибкостью для того, чтобы охватить средствами сети несколько зданий на определенной территории. При наличии активных повторителей отказ одного сегмента не приводит к выходу из строя остальных. В случае отказа повторителя дерево разделяется на два поддерева или на две шины;

3) звезда (рис.4,в), которую можно рассматривать как дерево, имеющее корень с ответвлениями к каждому подключенному устройству. В центре звезды может находиться пассивный соединитель или хаб - достаточно простые и надежные устройства. Звездообразные сети менее надежны, чем шина или дерево, но они могут быть защищены от нарушений в кабеле с помощью центрального реле, которое отключает вышедшие из строя кабельные лучи. Такая звезда требует большого количества кабеля.

В последовательной конфигурации осуществляется маршрутизация информации, передача данных производится последовательно от одной станции к соседней, причем на различных участках сети могут использоваться различные виды физической передающей среды.

Наиболее распространенные последовательные конфигурации:

1) произвольная (рис.4,г) - все устройства соединены непосредственно. Каждая линия может использовать в себе различные методы передачи. Такой способ соединения устройств вполне удовлетворителен для сетей с ограниченным числом соединений. Преимущество данного типа - простота. Однако он имеет высокую стоимость, большое число каналов связи и необходимость маршрутизации информации;

2) иерархическая (рис.4,д) промежуточные узлы работают по принципу: “накопи и передай”. Преимущества данного метода - оптимальное соединение элементов сети, недостатки –сложность логической и программной структуры, различная скорость передачи информации на различных уровнях;

3) кольцо (рис.4,е);

4) цепочка (рис.4,ж);

5) звезда с «интеллектуальным» центром (рис.4,з);

6) снежинка (рис.4,и).

В этих конфигурациях для правильного функционирования сети необходима постоянная работа всех блоков. Чтобы уменьшить эту зависимость, в каждый блок включают реле, блокирующее блок при неисправностях. Недостатки - замедленная передача данных (в зависимости от числа рабочих станций), меньшая надежность. Достоинства - простота методов управления, высокая пропускная способность при меньших энергозатратах, простота расширения сети.

При выборе оптимальной топологии используются три основные цели:

обеспечение альтернативной маршрутизации, максимальная надёжность передачи данных;

- выбор оптимального маршрута передачи блоков данных (минимизация числа каналов образующих последовательностей);

- предоставление приемлемого времени ответа и нужной пропускной способности.

Рис. 4. Основные сетевые топологии