Существует три основных топологии сети:

Шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи и информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Сетевая топология «шина»

При использовании топологии «звезда», каждый компьютер подключается к специальному концентратору (хабу). Преимуществом этой топологии является ее устойчивость к повреждениям кабеля – при обрыве перестает работать только один из узлов сети и поиск повреждения значительно упрощается. Недостатком является более высокая стоимость (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Сетевая топология «звезда»

Кольцо (ring), при которой каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута в «кольцо» (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Сетевая топология «кольцо»

Иерархическая – каждое устройство обеспечивает непосредственное управление устройствами, находящимися ниже в иерархии (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Иерархическая сетевая топология

1.3 Два типа сетей

Существует два основных типа локальных сетей, основанных на схеме соединения компьютеров, – клиент / сервер и одноранговая (peer – to – peer – равный-с-равным) сеть.

В одноранговой сети каждый компьютер может соединиться с любым другим компьютером, к которому он подключен (рис. 1.6). Фактически, каждый компьютер может работать и как клиент, и как сервер.

Для небольшой группы пользователей подобные сети легко обеспечивают разделение данных и периферийных устройств. Вместе с тем, поскольку администрирование в одноранговых сетях нецентрализованное, обеспечить развитую защиту данных трудно. [15]

Сети на основе сервера наиболее эффективны только в том случае, когда совместно используется огромное количество ресурсов и данных. Администратор может управлять защитой данных, наблюдая за функционированием сети. В таких сетях может быть один или несколько серверов, в зависимости от объема сетевого трафика, количества периферийных устройств и т.п. Например, в одной сети могут присутствовать принт-сервер, коммуникационный сервер и сервер баз данных. [16] Сервер предназначен для предоставления своих ресурсов всем клиентским компьютерам в сети. Чаще всего сервер расположен в отдельной охраняемой комнате, поскольку именно на нем хранится наиболее важная информация. Остальные компьютеры сети выступают в роли клиентов.

В компьютере, представляющем сервер, установлено больше оперативной памяти, более емкий жесткий диск, более быстрый процессор, чем в клиентском компьютере. Такое требование к ресурсам обусловлено тем, что сервер должен одновременно обрабатывать запросы от нескольких клиентов. На сервере устанавливается специальная сетевая операционная система например Windows NT Server или Windows 2000 Server. Чаще всего сервер предназначен для выполнения определенных задач, например файловый сервер, сервер печати, почтовый сервер и т.д.

Рис. 1.5. Компоненты сети клиент / сервер

Рис. 1.6. Логическая архитектура типичной одноранговой сети

Компьютер – клиент – это обычный персональные компьютеры с установленной операционной системой Windows, который соединяется с сервером, или с другими компьютерами локальной сети.

Существуют также и комбинированные сети, объединяющие свойства обоих типов сетей. Такие сети довольно популярны, хотя для эффективной работы они требуют более тщательного планирования, в связи с этим и подготовка пользователей должна быть выше. [11]

Таблица 1. Характеристика двух основных типов сетей

Параметры	Одноранговые сети	Сети на основе сервера
Размер	Не более 10 компьютеров	Ограничены аппаратным обеспечением сервера и сети
Защита	Вопросы защиты решаются каждым пользователем самостоятельно	Широкая комплексная защита ресурсов и пользователей
Администрирование	Вопросы администрирования своего компьютера занимается каждый пользователь. Нет необходимости в отдельном администраторе	Администрирование осуществляется централизованно. Необходим хотя бы один администратор с соответствующим уровнем знаний

1.4 Сетевые архитектуры

1.4.1 Сетевая архитектура Ethernet

Днем рождения Ethernet можно считать 22 мая 1973 г., когда Роберт Меткалф (Robert Metcalfe) и Дэвид Боггс (David Boggs) опубликовали докладную записку, в которой описывалась экспериментальная сеть, построенная ими в Исследовательском центре фирмы Xerox в Пало-Альто. При рождении сеть получила имя Ethernet, базировалась на толстом коаксиальном кабеле и обеспечивала скорость передачи данных 2,94 Мбит/с.

Ключевой фигурой в судьбе Ethernet становится Роберт Меткалф, который в 1979 г. для воплощения своих идей в жизнь создает собственную компанию 3Com, одновременно начиная работать консультантом в Digital Equipment Corporation (DEC). В DEC Меткалф получает задание на разработку сети, спецификации на которую не затрагивали бы патентов Xerox. Создается совместный проект Digital, Intel и Xerox, известный под названием DIX. Задачей консорциума DIX был перевод Ethernet из лабораторно-экспериментального состояния в технологию для построения новых систем, работающих с немалой на то время скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Таким образом, Ethernet превращался из разработки Xerox в открытую и доступную всем технологию, что оказалось решающим в становлении его как мирового сетевого стандарта. [18]

В феврале 1980 г. результаты деятельности DIX были представлены в IEEE, где вскоре была сформирована группа 802 для работы над проектом. Ethernet закреплял свои позиции в качестве стандарта. Для успешного внедрения технологии важное значение сыграли дальнейшие шаги «родителей» Ethernet по взаимодействию с другими производителями чипов и аппаратного обеспечения – так, например, группа разработчиков Digital представила чип Ethernet и исходные тексты его программного обеспечения компаниям Advanced Micro Devices (AMD) и Mostek. В результате возможность производить совместимые чипсеты Ethernet получили и другие компании, что сказалось на качестве «железа» и снижении его стоимости. В марте 1981 г. 3Com представила 10 Мбит/с Ethernet-трансивер, а в сентябре 1982 г. – первый Ethernet-адаптер для ПК.

После выхода первых изделий, в июне 1983 г. IEEE утвердил стандарты Ethernet 802.3 и Ethernet 10Base5. В качестве среды передачи предусматривался «толстый» коаксиальный кабель, а каждый узел сети подключался с помощью отдельного трансивера. Такая реализация оказалась дорогостоящей. Дешевой альтернативой с применением менее дорогого и более тонкого коаксиального кабеля, стал 10Base2. Станции уже не требовали отдельных трансиверов для подключения к кабелю. В такой конфигурации Ehternet начал победное шествие по просторам экс – СССР. Главными его преимуществами была простота развертывания и минимальное количество активного сетевого оборудования. Сразу же определились и недостатки. На время подключения новых станций приходилось останавливать работу всей сети. Для выхода сети из строя достаточно было обрыва кабеля в одном месте, поэтому эксплуатация кабельной системы требовала от технического персонала проявлений прикладного героизма.