Глобальные сети. Оборудование глобальных сетей. Топологии глобальных сетей

Глобальная компьютерная сеть, ГКС (Wide Area Network, WAN) — компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров.

ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.

Некоторые ГКС построены исключительно для частных организаций, другие являются средством коммуникации корпоративных ЛВС с сетью Интернет или посредством Интернет с удалёнными сетями, входящими в состав корпоративных. Чаще всего ГКС опирается на выделенные линии, на одном конце которых маршутизатор подключается к ЛВС, а на другом коммутатор связывается с остальными частями ГКС. Основными используемыми протоколами являются TCP/IP, SONET/SDH, MPLS, ATM иFrame relay

Оборудование, необходимое для реализации соединения глобальной сети, может быть очень простым и дешевым — достаточно телефонной линии и модемов на каждом конце. Однако оно может быть также весьма сложным и дорогим. В общем случае стоимость сетевого оборудования возрастает с ростом пропускной способности и надежности.

Модемы

Чтобы установить сетевое соединение (с провайдером услуг Internet или с сервером удаленного доступа частной сети) по общедоступной телефонной линии, используются модемы.

Физически существует два типа модемов: внутренние и внешние. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Конфигурирование модема тоже зависит от типа.

Модем любого типа является устройством последовательного действия. Это означает, что биты информации передаются по одному — один за другим. В устройствах параллельного действия многие биты информации могут передаваться одновременно, например сигналы от компьютера к принтеру. Последовательная передача сигналов похожа на группу партизан, движущихся гуськом, а параллельная — на группу солдат, марширующих в шеренге.

Внутренние модемы

Одно из главных преимуществ внутреннего модема — компактность. Он представляет собой электронную плату, помещаемую внутри компьютера в стандартный ISA (Industry Standard Architecture) или PCI (Peripheral Component Interconnect). Поэтому модем не занимает места на столе и его кабели не путаются под ногами.

Внешние модемы

По сравнению с внутренними внешние модемы имеют некоторые преимущества.

В большинстве внешних модемов на переднюю панель выведена индикация состояния модема, т.е. включен ли он и передает ли данные.

Последовательные порты

Для подключения внешнего модема нужен свободный последовательный порт. В большинстве компьютеров есть два встроенных последовательных порта: СОМ1 и COM2. Их разъемы расположены на задней стенке компьютера.

Микросхемы UART

Для обработки сигналов в последовательных портах используются микросхемы UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter). Существуют различные типы микросхем UART, определяющих скорость передачи данных в последовательном порту.

Драйверы модемов

Драйвер — это программа, служащая связующим звеном между операционной системой и устройством. Обычно драйвер поставляется вместе с устройством. Его можно также загрузить с Web-узла производителя. Для устройства желательно использовать его "родной" драйвер.

Конфигурирование модема

Итак, необходимо установить драйвер, позволяющий операционной системе «увидеть» модем, и конфигурировать IRQ, адрес ввода-вывода и коммуникационный порт, используемый модемом. Однако, кроме этого, нужно конфигурировать модем та набор телефонного номера и поддержку соединения. В современных операционных системах есть встроенные средства набора номера. Если при установке операционной системы модема еще не было, то может также понадобиться установка службы удаленного доступа.

Пулы модемов

Компьютер можно сконфигурировать как сервер удаленного доступа. Это позволит другим компьютерам, набрав номер телефона, на котором установлен сервер удаленного доступа, установить с ним соединение. Серверное программное обеспечение может одновременно поддерживать множество входных соединений удаленного доступа, например Windows NT Server поддерживает до 256 соединений.

Адаптеры ISDN и DSL

Устройства, используемые для подключения компьютера к телефонной линии ISDN (Integrated Services Digital Network — цифровая сеть связи с комплексными услугами) или DSL (Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия), иногда называют модемами. Однако более правильное название — терминальные адаптеры, потому что они не модулируют и не демодулируют сигнал, так как линии ISDN и DSL цифровые (в отличие от обычных аналоговых телефонных линий).

Адаптеры ISDN

Адаптеры ISDN, как и модемы, поставляются во внутреннем и внешнем исполнении. Их конфигурирование аналогично конфигурированию модемов. Типичная линия ISDN на 128 Кбит/с состоит из двух каналов по 64 Кбит/с каждый. Для обеспечения пропускной способности 128 Кбит/с два канала обычно используются в многоканальной конфигурации.

Адаптеры DSL

На обоих концах соединения DSL должно быть установлено конечное устройство которое иногда называют модемом DSL. Это устройство подключается к сетевому адаптеру Ethernet, установленному в компьютере. Конечное устройство может быть как внешним, так и встроенным в сетевой адаптер компьютера.

Топологии глобальных сетей

Применительно к глобальным сетям термин топология означает размещение средств передачи данных.

Простейшей топологией глобальной сети является точечное соединение. В глобальных сетях используются также традиционные топологии локальных сетей, такие как звезда или кольцо.

Точечная топология

Топология точечной глобальной сети похожа на шинную топологию локальной сети. Линия удаленного доступа (любая, от модема на 56 Кбит/с вплоть до выделенной линии Т-1) соединяет каждую точку глобальной сети со следующей точкой (рис. 6.3).

Это относительно простой и недорогой способ соединения небольшого количества Узлов глобальной сети. Однако его устойчивость к отказам невелика. Если в сети, изображенной на рис. 6.3, выйдет из строя оборудование в Далласе, то Сан- Франциско и Бостон не смогут сообщаться друг с другом. Другим недостатком точечной топологии является ограниченная возможность "плавного" наращивания, т.е. наращивания без прекращения эффективной работы сети. Если в эту сеть добавить еще одну точку между Далласом и Бостоном, то увеличится количество транзитных передач между Бостоном и Далласом или Сан-Франциско.

Точечная топология удовлетворительно работает только в небольших глобальных сетях с двумя или тремя точками.

Кольцеобразная топология

Кольцеобразная топология образуется, если замкнуть линию точечной топологии (рис. 6.4).

линия между Далласом и Сан-Франциско, данные смогут проходить через Бостон.

Реализация кольцеобразной топологии более дорогая, чем точечной. Кроме того, возможности наращивания сети с кольцеобразной топологией так же ограниченны, как и с точечной.

Кольцеобразная топология рекомендуется для глобальных сетей с повышенными требованиями к надежности, однако содержащих не более нескольких точек.

Звездообразная топология

В глобальной сети с топологией звезды используется концентратор-маршрутизатор, служащий центральной точкой, к которой подключаются маршрутизаторы всех локальных сетей. В примере глобальной сети, изображенной на рис. 6.5, концентратор-маршрутизатор расположен в Далласе.

Возможности расширения сети с топологией звезды выше, чем сети с кольцевой или точечной топологией. В нее легче добавлять новые точки.

Недостатком звездообразной топологии является критическая для отказа точка. В примере на рис. 6.5 такая критическая точка — концентратор-маршрутизатор в Далласе. Если он выходит из строя, то прекращается коммуникация между всеми точками сети.

Полностью и частично ячеистые топологии

В ячеистой топологии соединения существуют между всеми точками сети. Это наиболее надежная и отказоустойчивая топология. К сожалению, она также и наиболее дорогая. Кроме того, с увеличением числа узлов количество соединений растет ужасающими темпами.

В полностью ячеистой топологии каждый узел сети должен быть соединен с каждым другим узлом. В частично ячеистой топологии это требование не обязательно Надежность сети с частично ячеистой топологией почти такая же, как и с полностью ячеистой, причем ее стоимость значительно ниже.

Многоуровневые глобальные сети

Как и в звездообразной, в многоуровневой глобальной сети используются концентраторы-маршрутизаторы, однако эта сеть значительно надежнее благодаря тому, что в ней концентраторы соединены с другими узлами

Многоуровневая глобальная сеть легко расширяется, потому что в нее легко добавлять новые узлы и даже уровни. Эта топология используется в больших быстрорастущих сетях.

В больших многоуровневых глобальных сетях серьезной проблемой может стать чрезмерная загрузка отдельных линий. Чтобы избежать этого, нужно тщательно анализировать загрузку линий и размещать оборудование оптимальным образом.