Классификация компьютерных сетей

Классификация — процесс группирования (отнесения к тому или иному типу) объектов изучения в соответствии с их общими признаками.

Каждый реальный объект может быть наделен множеством признаков. Субъективный характер любой классификации проявляется в том, что имеется некоторый произвол при выборе среди этого множества признаков тех, которые будут использованы для классификации, то есть при выборе критериев классификации. Приведенная далее классификация компьютерных сетей не является исключением — в других книгах вы можете встретить другие классификации, основанные на критериях, отличающихся от выбранных здесь.

Классификация компьютерных сетей в технологическом аспекте

Итак, начнем с самой разветвленной классификации компьютерных сетей, в которой в качестве критериев классификации используются различные технологические характеристики сетей, такие как топология, метод коммутации, метод продвижения пакетов, тип среды передачи и другие. Такая классификация может быть названа классификацией в технологическом аспекте.

q  Поскольку до недавнего времени выбор технологии, используемой для построения сети, был в первую очередь обусловлен ее территориальным масштабом, мы начнем нашу классификацию с технологических признаков компьютерной сети, обусловленных территорией покрытия. Все сети по этому критерию можно разделить на две группы:

§   локальные сети (Local Area Network, LAN);

§   глобальные сети (Wide Area Network, WAN).

Первые локальные и глобальные сети представляли собой два существенно отличающихся технологических направления. Мы уже обозначили особенности двух этих направлений, когда рассматривали эволюцию компьютерных сетей (см. главу 1). В частности, в локальных сетях обычно используются более качественные линии связи, которые не всегда доступны (из-за экономических ограничений) на больших расстояниях, свойственных глобальным сетям. Высокое качество линий связи в локальных сетях позволило упростить процедуры передачи данных за счет применения немодулированных сигналов и отказа от обязательного подтверждения получения пакета. Благодаря этому скорость обмена данными между конечными узлами в локальных сетях, как правило, выше, чем в глобальных. Несмотря на то что процесс сближения технологий локальных и глобальных сетей идет уже давно, различия между этими технологиями все еще достаточно отчетливы, что и дает основания относить соответствующие сети к различным технологическим типам.

Подчеркнем, что говоря в данном контексте «локальные сети» или «глобальные сети», мы имеем в виду, прежде всего, различия технологий локальных и глобальных сетей, а не тот факт, что эти сети имеют разный территориальный масштаб.

Мы также уже упоминали ранее о так называемых городских сетях, или сетях мегаполиса (Metropolitan Area Network, MAN). Эти сети предназначены для обслуживания территории крупного города — мегаполиса, и сочетают в себе признаки как локальных, так и глобальных сетей. От первых они унаследовали плотность подключения конечных абонентов и высокосортные линии связи, а от последних — протяженность линий связи. В то же время появление городские сетей не привело к возникновению каких-нибудь качественно новых технологий[1], поэтому мы не выделили их в отдельный технологический тип сетей.

q  В соответствии с технологическими признаками, обусловленными средой передачи, компьютерные сети подразделяют на два класса:

§   проводные сети, то есть сети, каналы связи которых построены с использованием медных или оптических кабелей;

§   беспроводные сети, то есть сети, в которых для связи используются беспроводные каналы связи, например, радио, СВЧ, инфракрасные или лазерные каналы.

Тип среды передачи влияет на технологию компьютерной сети, так как ее протоколы должны учитывать скорость и надежность соединения, обеспечиваемого каналом, а также частоту искажения в нем битов информации. Как вы уже знаете, различие технологий локальных и глобальных сетей во многом определялось различием качества используемых в этих сетях каналов связи.

Качество канала связи зависит от многих факторов, но наиболее кардинально на него влияет выбор проводной или беспроводной среды.

Любая беспроводная среда — будь то радиоволны, инфракрасные лучи или СВЧ сигналы спутниковой связи — гораздо больше подвержена влиянию внешних помех, чем проводная. Роса, туман, солнечные бури, работающие в комнате микроволновые печи — вот только несколько примеров источников помех, которые могут привести к резкому ухудшению качества беспроводного канала. А значит, технологии беспроводных сетей должны учитывать типичность таких ситуаций и строиться таким образом, чтобы обеспечивать работоспособность сети несмотря на ухудшение вешних условий. Кроме того, существует ряд других специфических особенностей беспроводных сетей, которые служат основанием для выделения их в особый класс, например, естественное разделение радиосреды узлами сети, находящимися в радиусе действия всенаправленного передатчика; распределение диапазона радиочастот между сетями различного назначения, например, между телефонными и компьютерными.

q  В зависимости от способа коммутаци, сети подразделяются на два класса:

§   сети с коммутацией пакетов;

§   сети с коммутацией каналов.

Вы уже знакомы с особенностями и отличиями методов коммутации пакетов и каналов, поэтому не удивительно, что эти методы приводят к существованию двух фундаментально различных типов сетей: Хотя в компьютерных сетях преимущественно используется техника коммутации пакетов, принципиально допустимо и применение в них техники коммутации каналов.

В свое очередь, техника коммутации пакетов допускает несколько вариаций, отличающихся способом продвижения пакетов:

§   дейтаграммные сети, например, Ethernet;

§   сети, основанные на логических соединениях, например, IP-сети, использующие на транспортном уровне протокол TCP;

§   сети, основанные на виртуальных каналах, например, MPLS-сети.

q  Сети могут быть классифицированы на основе топологии. Топологический тип сети весьма отчетливо характеризует сеть, он понятен как профессионалам, так и пользователям. Мы подробно рассматривали базовые топологии сетей, поэтому здесь только перечислим их:

§   полносвязная топология;

§   древовидная топология;

§   топология звезда;

§   топология кольцо;

§   смешанная топология.

q  Компьютерные сети разделяют также по признаку их первичности:

§   первичные сети;

§   наложенные сети.

Первичные сети занимают особое положение в мире телекоммуникационных сетей, это своего рода вспомогательные сети, которые нужны для того, чтобы гибко создавать постоянные физические двухточечные каналы для других компьютерных и телефонных сетей. В соответствии с семиуровневой моделью OSI первичные сети подобно простым кабелям выполняют функции физического уровня сетей. Однако в отличие от кабелей первичные сети включают дополнительное коммуникационное оборудование, которое путем соответствующего конфигурирования позволяет прокладывать новые физические каналы между конечными точками сети. Другими словами, первичная сеть — это гибкая среда для создания физических каналов связи.

Наложенные сети в этой классификации — это все остальные сети, которые предоставляют услуги конечным пользователям и строятся на основе каналов первичных сетей — «накладываются» поверх этих сетей. То есть и компьютерные, и телефонные, и телевизионные сети являются наложенными.

Другие аспекты классификации компьютерных сетей

Сети можно классифицировать в зависимости от того, кому предназначаются услуги этих сетей. Впервые мы имеем дело с критерием классификации, который относится к группе организационных, а не технических.

q  Итак, в зависимости от того, какому типу пользователей предназначаются услуги сети, сети делятся на два класса:

§   сети операторов связи;

§   корпоративные сети.

Сети операторов связи предоставляют публичные услуги, то есть клиентом сети может стать любой индивидуальный пользователь или любая организация, которая заключила соответствующий коммерческий договор на предоставление той или иной телекоммуникационной услуги. Традиционными услугами операторов связи являются услуги телефонии, а также предоставления каналов связи в аренду тем организациям, которые собираются строить на их основе собственные сети. С распространением компьютерных сетей операторы связи существенно расширили спектр своих услуг, добавив доступ в Интернет, услуги виртуальных частных сетей, веб-хостинг, электронную почту и IP-телефонию, а также широковещательную рассылку аудио- и видеосигналов. Ввиду того, что сеть оператора связи обслуживает, как правило, больше клиентов, чем корпоративная сеть (бывают, конечно, и исключения из этого правила), и кроме того, оператор несет прямую материальную ответственность за сбои в работе своей сети, существует неформальное понятие «оборудование операторского класса», отражающее высокие показатели надежности, управляемости и производительности такого оборудования.

Корпоративные сети предоставляют услуги только сотрудникам предприятия, которое владеет этой сетью. Хотя формально корпоративная сеть может иметь любой размер, обычно под корпоративной понимают сеть крупного предприятия, которая состоит как из локальный сетей, так и из объединяющей их глобальной сети.

q  В зависимости от функциональной роли в составной сети сети делятся на три класса:

§   сети доступа;

§   магистральные сети;

§   сети агрегирования трафика.

Сети доступа — это сети, предоставляющие доступ индивидуальным и корпоративным абонентам от их помещений (квартир, офисов) до первого помещения (пункта присутствия) оператора сети связи или оператора корпоративной сети. Другими словами, это сети, ответственные за расширение глобальной сети до помещений ее клиентов.

Магистральные сети — это сети, представляющие собой наиболее скоростную часть (ядро) глобальной сети, которая объединяет многочисленные сети доступа в единую сеть.

Сети агрегирования трафика — это сети, агрегирующие данные от многочисленных сетей доступа для компактной передачи их по небольшому числу каналов связи в магистраль. Сети агрегирования обычно используются только в крупных глобальных сетях, где они занимают промежуточную позицию, помогая магистральной сети обрабатывать трафик, поступающий от большого числа сетей доступа. В сетях среднего и небольшого размера сети агрегирования обычно отсутствуют.

Заканчивая обсуждение классификации компьютерных сетей, мы еще раз подчеркиваем условный характер любой классификации. Даже в этой книге вы еще не раз столкнетесь с другими, также достаточно широко распространенными критериями классификации. Заметим также, что в общем случае критерии классификации не зависят друг от друга. А это означает, что если согласно какому-то из критериев две сети принадлежат к одному и тому же типу, то при классификации по другому критерию они могут быть отнесены к разным типам. Рассмотрим, например, предприятие, у которого имеется много небольших филиалов в разных городах. Сеть каждого филиала располагается в пределах одного здания, и по критерию территориального покрытия относится к классу локальных сетей. Данная организация обладает также сетью, которая связывает все локальные сети филиалов в единую сеть, покрывающую большую территорию, и по данному признаку относится к классу глобальных сетей. В то же время все сети рассматриваемой организации (и сети филиалов и связывающая их сеть) входят в один и тот же класс — класс корпоративных сетей.

 



[1] Существует новая технология, которая первоначально была задумана как технология городских сетей и поэтому в течение некоторого времени была известна как Metro Ethernet. Однако со временем ее назначение было расширено (или если угодно — трансформировано), и теперь она продолжает разрабатываться под названием Carrier Grade Ethernet, то есть Ethernet операторского класса. Такое изменение названия хорошо иллюстрирует относительность классификации технологий — по сути, это та же самая технология, но названная в соответствии с другим ее признаком, который оказался более существенным.