Особенности локальных, глобальных и городских сетей

Клокальным сетям — Local AreaNetworks (LAN) — относят сети компьютеров,сосредоточенные на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1-2 км). Вобщем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему,принадлежащую одной организации. Из-за коротких расстояний в локальных сетяхимеется возможность использования относительно дорогих высококачественных линийсвязи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигатьвысоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. В связи с этим услуги,предоставляемые локальными сетями, отличаются широким разнообразием и обычнопредусматривают реализацию в режиме on-line.

Глобальныесети — Wide Area Networks (WAN) — объединяют территориально рассредоточенныекомпьютеры, которые могут находиться в различных городах и странах. Так какпрокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится оченьдорого, в глобальных сетях часто используются уже существующие линии связи,изначально предназначенные совсем для других целей. Например, многие глобальныесети строятся на основе телефонных и телеграфных каналов общего назначения.Из-за низких скоростей таких линий связи в глобальных сетях (десятки килобит всекунду) набор предоставляемых услуг обычно ограничивается передачей файлов,преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованиемэлектронной почты. Для устойчивой передачи дискретных данных по некачественнымлиниям связи применяются методы и оборудование, существенно отличающиеся отметодов и оборудования, характерных для локальных сетей. Как правило, здесьприменяются сложные процедуры контроля и восстановления данных, так какнаиболее типичный режим передачи данных по территориальному каналу связи связансо значительными искажениями сигналов.

Городскиесети (или сети мегаполисов) — Metropolitan Area Networks (MAN) — являютсяменее распространенным типом сетей. Эти сети появились сравнительно недавно.Они предназначены для обслуживания территории крупного города — мегаполиса. Вто время как локальные сети наилучшим образом подходят для разделения ресурсовна коротких расстояниях и широковещательных передач, а глобальные сетиобеспечивают работу на больших расстояниях, но с ограниченной скоростью инебогатым набором услуг, сети мегаполисов занимают некоторое промежуточноеположение. Они используют цифровые магистральные линии связи, частооптоволоконные, со скоростями от 45 Мбит/с, и предназначены для связи локальныхсетей в масштабах города и соединения локальных сетей с глобальными. Эти сетипервоначально были разработаны для передачи данных, но сейчас они поддерживаюти такие услуги, как видеоконференции и интегральную передачу голоса и текста.Развитие технологии сетей мегаполисов осуществлялось местными телефоннымикомпаниями. Исторически сложилось так, что местные телефонные компании всегдаобладали слабыми техническими возможностями и из-за этого не могли привлечькрупных клиентов. Чтобы преодолеть свою отсталость и занять достойное место вмире локальных и глобальных сетей, местные предприятия связи занялисьразработкой сетей на основе самых современных технологий, например технологиикоммутации ячеек SMDS или ATM. Сети мегаполисов являются общественными сетями,и поэтому их услуги обходятся дешевле, чем построение собственной (частной)сети в пределах города.

Отличия локальных сетей от глобальных

Рассмотримосновные отличия локальных сетей от глобальных более детально. Так как впоследнее время эти отличия становятся все менее заметными, то будем считать,что в данном разделе мы рассматриваем сети конца 80-х годов, когда эти отличияпроявлялись весьма отчетливо, а современные тенденции сближения технологийлокальных и глобальных сетей будут рассмотрены в следующем разделе, вПротяженность, качество и способ прокладки линий связи. Класс локальныхвычислительных сетей по определению отличается от класса глобальных сетейнебольшим расстоянием между узлами сети. Это в принципе делает возможнымиспользование в локальных сетях качественных линий связи: коаксиального кабеля,витой пары, оптоволоконного кабеля, которые не всегда доступны (из-заэкономических ограничений) на больших расстояниях, свойственных глобальнымсетям. В глобальных сетях часто применяются уже существующие линии связи(телеграфные или телефонные), а в локальных сетях они прокладываются заново.

Сложностьметодов передачи и оборудования. В условиях низкой надежности физическихканалов в глобальных сетях требуются более сложные, чем в локальных сетях, методыпередачи данных и соответствующее оборудование. Так, в глобальных сетях широкоприменяются модуляция, асинхронные методы, сложные методы контрольногосуммирования, квитирование и повторные передачи искаженных кадров. С другойстороны, качественные линии связи в локальных сетях позволили упроститьпроцедуры передачи данных за счет применения немодулированных сигналов и отказаот обязательного подтверждения получения пакета.

Скоростьобмена данными. Одним из главных отличий локальных сетей от глобальных являетсяналичие высокоскоростных каналов обмена данными между компьютерами, скоростькоторых (10,16 и 100 Мбит/с) сравнима со скоростями работы устройств и узловкомпьютера — дисков, внутренних шин обмена данными и т. п. За счет этого упользователя локальной сети, подключенного к удаленному разделяемому ресурсу(например, диску сервера), складывается впечатление, что он пользуется этимдиском, как «своим». Для глобальных сетей типичны гораздо более низкие скоростипередачи данных — 2400,9600,28800,33600 бит/с, 56 и 64 Кбит/с и только намагистральных каналах — до 2 Мбит/с.

Разнообразиеуслуг. Локальные сети предоставляют, как правило, широкий набор услуг — эторазличные виды услуг файловой службы, услуги печати, услуги службы передачифаксимильных сообщений, услуги баз данных, электронная почта и другие, в товремя как глобальные сети в основном предоставляют почтовые услуги и иногдафайловые услуги с ограниченными возможностями — передачу файлов из публичныхархивов удаленных серверов без предварительного просмотра их содержания.

Оперативностьвыполнения запросов. Время прохождения пакета через локальную сеть обычносоставляет несколько миллисекунд, время же его передачи через глобальную сетьможет достигать нескольких секунд. Низкая скорость передачи данных в глобальныхсетях затрудняет реализацию служб для режима on-line,который является обычным для локальных сетей.

Разделениеканалов. В локальных сетях каналы связи используются, как правило, совместносразу несколькими узлами сети, а в глобальных сетях — индивидуально.

Использованиеметода коммутации пакетов. Важной особенностью локальных сетей являетсянеравномерное распределение нагрузки. Отношение пиковой нагрузки к среднейможет составлять 100:1 и даже выше. Такой трафик обычно называют пульсирующим.Из-за этой особенности трафика в локальных сетях для связи узлов применяетсяметод коммутации пакетов, который для пульсирующего трафика оказывается гораздоболее эффективным, чем традиционный для глобальных сетей метод коммутацииканалов. Эффективность метода коммутации пакетов состоит в том, что сеть вцелом передает в единицу времени больше данных своих абонентов. В глобальныхсетях метод коммутации пакетов также используется, но наряду с ним частоприменяется и метод коммутации каналов, а также некоммутируемые каналы — какунаследованные технологии некомпьютерных сетей.

Масштабируемость. «Классические» локальные сети обладают плохой масштабируемостьюиз-за жесткости базовых топологий, определяющих способ подключения станций идлину линии. При использовании многих базовых топологий характеристики сетирезко ухудшаются при достижении определенного предела по количеству узлов илипротяженности линий связи. Глобальным же сетям присуща хорошая масштабируемость, так как они изначально разрабатывались врасчете на работу с произвольными топологиями.

Тенденция к сближению локальных и глобальных сетей

Еслипринять во внимание все перечисленные выше различия локальных и глобальныхсетей, то становится понятным, почему так долго могли существовать раздельнодва сообщества специалистов, занимающиеся этими двумя видами сетей. Но запоследние годы ситуация резко изменилась.

Специалистыпо локальным сетям, перед которыми встали задачи объединения несколькихлокальных сетей, расположенных в разных, географически удаленных друг от другапунктах, были вынуждены начать освоение чуждого для них мира глобальных сетей ителекоммуникаций. Тесная интеграция удаленных локальных сетей не позволяетрассматривать глобальные сети в виде «черного ящика», представляющего собойтолько инструмент транспортировки сообщений на большие расстояния. Поэтому все,что связано с глобальными связями и удаленным доступом, стало предметомповседневного интереса многих специалистов по локальным сетям.

Сдругой стороны, стремление повысить пропускную способность, скорость передачиданных, расширить набор и оперативность служб, другими словами, стремлениеулучшить качество предоставляемых услуг — все это заставило специалистов поглобальным сетям обратить пристальное внимание на технологии, используемые влокальных сетях.

Такимобразом, в мире локальных и глобальных сетей явно наметилось движение навстречудруг другу, которое уже сегодня привело к значительному взаимопроникновениютехнологий локальных и глобальных сетей.

Однимиз проявлений этого сближения является появление сетей масштаба большого города(MAN), занимающих промежуточное положение между локальными и глобальнымисетями. При достаточно больших расстояниях между узлами они обладаюткачественными линиями связи и высокими скоростями обмена, даже более высокими,чем в классических локальных сетях. Как и в случае локальных сетей, припостроении MAN уже существующие линии связи не используются, а прокладываютсязаново.

Сближениев методах передачи данных происходит на платформе оптической цифровой(немодулированной) передачи данных по оптоволоконным линиям связи. Из-за резкогоулучшения качества каналов связи в глобальных сетях начали отказываться отсложных и избыточных процедур обеспечения корректности передачи данных.Примером могут служить сети frame relay.В этих сетях предполагается, что искажение бит происходит настолько редко, чтоошибочный пакет просто уничтожается, а все проблемы, связанные с его потерей,решаются программами прикладного уровня, которые непосредственно не входят всостав сети frame relay.

Засчет новых сетевых технологий и, соответственно, нового оборудования,рассчитанного на более качественные линии связи, скорости передачи данных в ужесуществующих коммерческих глобальных сетях нового поколения приближаются ктрадиционным скоростям локальных сетей (в сетях framerelay сейчас доступны скорости 2 Мбит/с), а вглобальных сетях ATM и превосходят их, достигая 622 Мбит/с.

Врезультате службы для режима on-line становятсяобычными и в глобальных сетях. Наиболее яркий пример — гипертекстоваяинформационная служба World WideWeb, ставшая основным поставщиком информации в сети Internet. Ее интерактивные возможности превзошливозможности многих аналогичных служб локальных сетей, так что разработчикамлокальных сетей пришлось просто позаимствовать эту службу у глобальных сетей.Процесс переноса служб и технологий из глобальных сетей в локальные приобрелтакой массовый характер, что появился даже специальный термин —intranet-технологии (intra — внутренний),обозначающий применение служб внешних (глобальных) сетей во внутренних —локальных.

Локальныесети перенимают у глобальных сетей и транспортные технологии. Все новыескоростные технологии (Fast Ethernet,Gigabit Ethernet,100VG-AnyLAN) поддерживают работу по индивидуальным линиям связи наряду страдиционными для локальных сетей разделяемыми линиями. Для организациииндивидуальных линий связи используется специальный тип коммуникационногооборудования — коммутаторы. Коммутаторы локальных сетей соединяются между собойпо иерархической схеме, подобно тому, как это делается в телефонных сетях:имеются коммутаторы нижнего уровня, к которым непосредственно подключаютсякомпьютеры сети, коммутаторы следующего уровня соединяют между собойкоммутаторы нижнего уровня и т. д. Коммутаторы более высоких уровней обладают,как правило, большей производительностью и работают с более скоростнымиканалами, уплотняя данные нижних уровней. Коммутаторы поддерживают не тольконовые протоколы локальных сетей, но и традиционные — Ethernetи Token Ring.

Влокальных сетях в последнее время уделяется такое же большое внимание методамобеспечения защиты информации от несанкционированного доступа, как и вглобальных сетях. Такое внимание обусловлено тем, что локальные сети пересталибыть изолированными, чаще всего они имеют выход в «большой мир» черезглобальные связи. При этом часто используются те же методы — шифрование данных,аутентификация пользователей, возведение защитных барьеров, предохраняющих отпроникновения в сеть извне.

Инаконец, появляются новые технологии, изначально предназначенные для обоихвидов сетей. Наиболее ярким представителем нового поколения технологий являетсятехнология ATM, которая может служить основой не только локальных и глобальныхкомпьютерных сетей, но и телефонных сетей, а также широковещательных видеосетей, объединяя все существующие типы трафика в однойтранспортной сети.

Выводы

Классифицируясети по территориальному признаку, различают локальные (LAN), глобальные (WAN)и городские (MAN) сети.

LAN— сосредоточены на территории не более 1-2 км; построены с использованиемдорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простыеметоды передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100Мбит/с. Предоставляемые услуги отличаются широким разнообразием и обычнопредусматривают реализацию в режиме on-line.

WAN— объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысячкилометров. Часто используются уже существующие не очень качественные линиисвязи. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десяткикилобит в секунду) ограничивают набор предоставляемых услуг передачей файлов,преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованиемэлектронной почты. Для устойчивой передачи дискретных данных применяются болеесложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.

MAN— занимают промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. Придостаточно больших расстояниях между узлами (десятки километров) они обладаюткачественными линиями связи и высокими скоростями обмена, иногда даже болеевысокими, чем в классических локальных сетях. Как и в случае локальных сетей,при построении MAN уже существующие линии связи не используются, апрокладываются заново.