Структура локальной сети: Локальные сети (ЛВС) | Краснодарский методический центр информационно-коммуникационных технологий «Старт»

Локальные сети (ЛВС) | Краснодарский методический центр информационно-коммуникационных технологий «Старт»

Картинка: 

Локальная сеть (локальная вычислительная сеть, ЛВС) – это комплекс оборудования и программного обеспечения, обеспечивающий передачу, хранение и обработку информации.

Назначение локальных сетей
Назначение локальной сети — осуществление совместного доступа к данным, программам и оборудованию. У коллектива людей, работающего над одним проектом появляется возможность работать с одними и теми же данными и программами не по-очереди, а одновременно. Локальная сеть предоставляет возможность совместного использования оборудования. Оптимальный вариант — создание локальной сети с одним принтером на каждый отдел или несколько отделов. Файловый сервер сети позволяет обеспечить и совместный доступ к программам и данным.

У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело с множеством автономных компьютеров.

Состав локальной сети
В состав локальной сети (ЛВС) входит следующее оборудование:
Активное оборудование – коммутаторы, маршрутизаторы, медиаконвекторы;
Пассивное оборудование – кабели, монтажные шкафы, кабельные каналы, коммутационные панели, информационные розетки;
Компьютерное и периферийное оборудование – серверы, рабочие станции, принтеры, сканеры.

В зависимости от требований, предъявляемых к проектируемой сети, состав оборудования, используемый при монтаже может варьироваться.

Основные характеристики локальной сети
В настоящее время в различных странах мира созданы и эксплуатируются различные типы ЛВС с различными размерами, топологией, алгоритмами работы, архитектурной и структурной организацией. Независимо от типа сетей, к ним предъявляются общие требования:
Скорость — важнейшая характеристика локальной сети;
Адаптируемость — свойство локальной сети расширяться и устанавливать рабочие станции там, где это требуется;
Надежность — свойство локальной сети сохранять полную или частичную работоспособность вне зависимости от выхода из строя некоторых узлов или конечного оборудования.
 

Топология локальных сетей

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по собственному пути.
Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. И хотя выбирать топологию пользователю сети приходится нечасто, знать об особенностях основных топологий, их достоинствах и недостатках надо. Существует три базовые топологии сети: Шина (bus) — все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам (рис. 1).

Рис. 1. Сетевая топология шина

Звезда (star) — бывыает двух основных видов:

Активная звезда (истинная звезда) — к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи. Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального — одному или нескольким периферийным. (рис. 2 )

Рис. 2. Активная звезда

Пассивная звезда, которая только внешне похожа на звезду (рис. 2). В настоящее время она распространена гораздо более широко, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в наиболее популярной сегодня сети Ethernet.

В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а специальное устройство — коммутатор или, как его еще называют, свитч (switch) (Что такое Коммутатор?), который восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их непосредственно получателю (рис. 3) .

 Рис. 3. Пассивная звезда

Кольцо (ring) — компьютеры последовательно объединены в кольцо.

Передача информации в кольце всегда производится только в одном направлении. Каждый из компьютеров передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке за ним, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера (рис. 4).

Рис. 4. Сетевая топология кольцо

На практике нередко используют и другие топологии локальных сетей, однако большинство сетей ориентировано именно на три базовые топологии.

Виды локальных сетей
Все современные локальные сети делятся на два вида:

• Одноранговые локальные сети — сети, где все компьютеры равноправны: каждый из компьютеров может быть и сервером, и клиентом. Пользователь каждого из компьютеров сам решает, какие ресурсы будут предоставлены в общее пользование и кому
• Локальные сети с цетрализованным управлением. В сетях с централизованным управлением политика безопасности общая для всех пользователей сети.

В зависимости от назначения и размера локальной сети применяются либо одноранговые сети, либо сети с централизованным управлением.

Локальная сеть — ОСновы и виды

Локальные сети Local Area Network (LAN)) — сети компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1-2 км). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации.

Поскольку в локальные сети имеют короткие расстояния между компьютерами, то рациональнее использовать относительно дорогие, но высококачественные линии связи. Такие линии оправдают затраты поскольку позволят простыми методами передачи данных достигнуть высоких скоростей обмена данными по 100 Мбит/с.

Для построения одного из видов локальной сети потребуется сетевое оборудование, и расчётное количество кабеля, типа витая пара. Интернет-магазин http://deps. ua/katalog/ethernet-kabel.html предлагает приобрести кабели всех типов оптом на выгодных условиях, так что, загляните для решения офисных задач.

Глобальные сети- Wide Area Network (WAN)

Глобальные сети — Wide Area Network (WAN) — сеть, которая объединяет территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и даже странах.

В глобальных сетях, конечно, не развернешься на покупку дорогих высококачественных линий связи. Поэтому чаще всего используются уже существующие линий связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, многие глобальные сети строятся на основе телефонных и телеграфных каналов общего назначения. Но такие линии имеют существенно ниже скорости (десятки килобит в секунду).

Можно отметить, что в глобальных сетях все намного сложнее — процедуры контроля и восстановления данных должны предусматривать возможность очень значительных искажений сигналов.

Структура LAN

Способ соединения компьютеров называется структурой или топологией сети. Сети Ethernet могут иметь топологию «шина» и «звезда». В первом случае все компьютеры подключены к одному общему кабелю (шине), во втором — имеется специальное центральное устройство (хаб), от которого идут «лучи» к каждому компьютеру, т.е. каждый компьютер подключен к своему кабелю.

Структура типа «шина», проще и экономичнее, так как для нее не требуется дополнительное устройство и расходуется меньше кабеля. Но она очень чувствительна к неисправностям кабельной системы. Если кабель поврежден хотя бы в одном месте, то возникают проблемы для всей сети. Место неисправности трудно обнаружить.

В этом смысле «звезда», рисунок 2(б), более устойчива. Поврежденный кабель – проблема для одного конкретного компьютера, на работе сети в целом это не сказывается. Не требуется усилий по локализации неисправности.

В сети, имеющей структуру типа «кольцо», рисунок 2(в), информация передается между станциями по кольцу с переприемом в каждом сетевом контроллере. Достоинство кольцевой структуры – простота реализации устройств, а недостаток – низкая надежность.

Все рассмотренные структуры – иерархические. Однако, благодаря использованию мостов, специальных устройств, объединяющих локальные сети с разной структурой, из вышеперечисленных типов структур могут быть построены сети со сложной иерархической структурой.

Структура WAN

Первоначально глобальные сети решали задачу доступа удаленных ЭВМ и терминалов к мощным ЭВМ, которые назывались host-компьютер (часто используют термин сервер). Такие подключения осуществлялись через коммутируемые или некоммутируемые каналы телефонных сетей или через спутниковые выделенные сети передачи данных, например, сети, работающие по протоколу Х.25.

Для подключения к таким сетям передачи данных использовались модемы, работающие под управлением специальных телекоммуникационных программ, таких как BITCOM, COMIT, PROCOM, MITEZ и т.д.

С закатом эры MS—DOS их место занимает встроенное в операционные системы коммуникационное программное обеспечение. Примером могут служить средства Windows95 или удаленный доступ (RAS) в WindowsNT.

В настоящее время все реже используются подключенные к глобальным сетям одиночные компьютеры. Это в основном домашние ПК. В основной массе абонентами компьютерных сетей являются компьютеры, включенные в локальные вычислительные сети (ЛВС), и поэтому часто решается задача организации взаимодействия нескольких удаленных локальных вычислительных сетей. При этом требуется обеспечить удаленному компьютеру связь с любым компьютером удаленной локальной сети, и, наоборот, любому компьютеру ЛВС с удаленным компьютером. Последнее становится весьма актуальным при расширении парка домашних и персональных компьютеров.

Автор статьи: Артур Шафранов

Структура и ресурсы локальной сети факультета МИФ

Все компьютеры учебных классов, кафедр и лабораторий факультета математики, информатики и физики ВГСПУ подключены к единой локальной сети. Локальная сеть обеспечивает:

• доступ к ресурсам сети Интернет;
• работу с локальным файловым сервером;
• доступ к информационным службам университета;
• работу с локальными веб-ресурсами факультета и университета.

Работать с ресурсами локальной сети можно как на компьютерах факультета, так и на своих собственных компьютерах, подключенных к беспроводной сети Wi-Fi (в учебном корпусе), или к локальной сети через удалённый VPN-доступ (с домашних компьютеров).

Учётная запись локальной сети

Чтобы использовать все возможности локальной сети, вам нужно пройти регистрацию и получить учётную запись. Регистрацию можно пройти только со стационарного компьютера локальной сети.

Во время прохождения регистрации вы получаете:

• Свой логин и пароль. Вы можете их использовать, начиная работу на любом компьютере локальной сети (вход в домен FIZMAT). Это позволит вам использовать свои настройки, работать с ресурсами сервера, безопасно хранить файлы, подключаться к сети при помощи WiFi или VPN.

• Персональную (домашнюю) папку на файловом сервере. Здесь вы можете хранить свои файлы, использовать их на любом компьютере локальной сети, делиться файлами с другими пользователями.

Если вы прошли регистрацию, но забыли пароль, то попробуйте воспользоваться службой восстановления пароля.

Домашняя папка

Домашняя папка создается на сервере локальной сети. Её имя совпадает с вашим логином. В структуре этой папки есть три раздела:

• Private
  Эта папка, которая доступна только вам. Сохраняйте в ней все ваши файлы, которые должны быть закрыты от постороннего доступа, но с которыми вы сами хотите работать на любом компьютере локальной сети.

• Shared
  В этой папке файлы открыты для чтения всем пользователям локальной сети, но изменять и удалять их можете только вы. Используйте эту папку, если хотите какие-то файлы открыть для чтения другим пользователям локальной сети.

• Public
  Эта папка открыта всем пользователям для чтения и записи. Используйте её не для хранения своих файлов, а для получения нужных вам файлов от других пользователей.

Как получить доступ к домашней папке и другим ресурсам сети

Если при включении компьютера вы используете свой логин и пароль (вход в домен FIZMAT), то для вас будут подключены сетевые диски:

Z:
Это ваша домашняя папка. Содержит папки private, public и shared (см. выше).

X:
Это сетевая папка, которая объединяет различные ресурсы локальной сети. Наиболее важными из них являются:

• Homes
  Каталог домашних папок. Здесь вы сможете найти свою домашнюю папку, а также папки других пользователей.

• Public
  Эта папка для временного хранения файлов и их копирования между компьютерами локальной сети. Файлы из этой папки перед каждым новым семестром автоматически удаляются. Сохранность файлов в этой папке не гарантируется.

• Media
  В этой папке собраны коллекции рисунков, презентаций, звуковых файлов, электронных учебников, которые можно использовать на занятиях. Если у вас есть желание пополнить эти коллекции, то свяжитесь со службой технической поддержки.

• Tutorial
  В этой папке собраны учебные материалы по различным предметам, которые вы можете использовать на занятиях или при выполнении самостоятельной работы.

• Install
  В этой папке собраны дистрибутивы программ и драйверов, используемые на компьютерах факультета. Всё программное обеспечение в этой папке является бесплатным или распространяется по свободной лицензии.

• Workgroup
  В этом каталоге собраны ссылки на домашние папки кафедр и лабораторий факультета.

Данные ресурсы вы можете использовать и без подключения сетевых дисков, обращаясь к ним напрямую по адресу \\fizmat\dfs

Удалённый доступ и беспроводная сеть

С ресурсами локальной сети вы можете работать и на своих личных компьютерах. Для этого есть две возможности: беспроводная сеть и удалённый доступ .

Беспроводная сеть

Если вы используете свой ноутбук или мобильное устройство, то можете настроить подключение к сети Wi-Fi, чтобы работать с Интернетом или ресурсами локальной сети. Точки беспроводного доступа установлены в ключевых аудиториях, библиотеке, актовом зале, холлах учебного корпуса факультета математики, информатики и физики ВГСПУ.

Удалённый доступ

Если ваш компьютер подключён к Интернету (например, дома или в другом учебном корпусе), то настроив VPN-подключение, вы можете получить доступ к своей домашней папке и другим ресурсам локальной сети факультета. Ознакомьтесь с информацией о настройке удалённого доступа к локальной сети, если хотите воспользоваться таким способом подключения.

Удаленное VPN-подключение, а также беспроводной доступ через сети учебных классов осуществляется на основе учётных записей локальной сети (см. выше). Чтобы такое подключение работало, вам надо оформить заявку на подключение и дождаться её утверждения администратором сети.

Беспроводной доступ через общедоступное подключение (сеть fizmat) вы можете настроить и без заявки. Пароль доступа вам сообщат в любом компьютерном классе.

Все разделы справочной системы

Особенности проектирования локальной сети

Проектирование локальной сети – важнейший этап, на котором происходит определение структуры ЛВС в зависимости от количества компьютеров и иного сетевого спецоборудования, назначение данной сети, типа данных, которые передаются в границах уровней сети, с дальнейшим выбором средств физреализации ЛВС – ПО, тип используемого кабеля, спецоборудование.

Локальная сеть являет собой создание обособленного соединения между группой компов привязанных к какому-то отдельно взятому рабочему месту. Зачастую локальные сети проводятся в больших офисах, в которых каждый оператор ПК нуждается в:

• Постоянной связи с иными сотрудниками;
• Бесперебойном выходе в интернет.

Поэтому для качественной установки ЛС осуществляется проектирование объектов связи, которое включает в себя ряд определённых требований, учитывающих разнообразные особенности работы каждого из работников. Главные пункты проекта – работа локальной сети и структура.

Состав и структура локальной сети

Создание проекта локальной сети – крайне трудной работой, охватывающей множество разнообразных нюансов, включая и её структуру. Помимо главных рабочих компьютеров в состав локальной сети в обязательном порядке входят сервера, осуществляющие функции сбора, хранения, обработки и обмен данных.

Вся локальная сеть, как правило, разбивается на несколько групп, в состав которых входят серверы, связанные с Интернетом, к примеру, прокси-серверы, почтовые серверы, серверы www и т. д., а также серверы, которые функционируют лишь в рамках этой локальной сети, например, файловый сервер, сервер авторизации и прочие.
Помимо того работы по проектированию локальных сетей предусматривает объединение данных групп посредством роутера. С помощью данного устройства все компьютеры, входящие в состав сети будут выходить в Интернет с единого адреса. Также применяется особое сетевое оборудование, выбираемое в индивидуальном порядке к каждой отдельно взятой локальной сети.

Принцип функционирования локальной сети

Создаваемый проект локальной сети предполагает соединение всех частей, входящих в состав ЛС и главный принцип её функционирования. В итоге управление функционированием всей локальной сетью осуществляет администратор, в кабинет которого выносится всё сетевое оборудование и сервера, от которых проводятся кабели в каждый кабинет к отдельному ПК.

Таким образом, при функционировании локальной сети все данные работников отпраляются в файловый сервер, который постоянно создаёт резервные копии. Безопасность функционирования всех входящих в состав ЛС компьютеров обеспечивается роутером. Помимо того он даже осуществляет фильтрацию электронной почты, которая приходит сотрудникам. Посредством проекта ЛС можно фиксировать выход в Интернет с каждого из компьютеров, что позволит избежать лишнюю трату драгоценного рабочего времени. Руководитель может полностью контролировать использование сотрудниками компьютеров и направлять их усилия в нужное русло.

1 Описание локальной сети

1.1 Структура
локальной сети исследуемого объекта

Структура
локальной сети офиса, представлена на
рисунке 1.

Рис 1.

Локальная
сеть офиса состоит из:

1. Коммутатора;

2. Серверов;

3. Рабочих
   станций;

4. Сетевых
   МФУ.

1.2 Назначение
локальной сети

Главным
назначением локальной сети является
создание центрального хранилища данных
содержащего информацию о всех операциях,
сделках, счетах, работниках, товарах
компании и обеспечение доступа к этим
данным с рабочих станций

1.3 Размещение
компонентов локальной сети

Компоненты
ЛВС офиса, представлены на рисунке 2.

Рис
2.

1.4 Взаимосвязь
оборудования локальной сети

Взаимосвязь
оборудований локальной сети осуществляется
по средствам восьмижильного UTP
кабеля на основе витой пары. Все узлы
витой пары связаны коммутатором. Через
него и осуществляется выход в интернет
и доступ к серверу.

2
Описание сегмента локальной сети

2. 1 Топология
локальной сети исследуемого объекта

В
офисе применяется топология «звезда»,
в которой все компьютеры, МФУ и сервер
присоединены к центральному узлу (в
данном случае коммутатору), образуя
физический сегмент сети.

2.2
Принцип работы локальной сети в условиях
существующей топологии

Каждая
рабочая станция, взаимодействует с
центральным коммутатором, который
передает данные к ПК адресата, на сервер
или сетевое МФУ. Так же через коммутатор
осуществляется выход в интернет с любой
рабочей станции.

3 Вид автоматизированной
деятельности

3.1 Задачи
автоматизации процесса

Задачами
автоматизации процесса являются:

• быстродействующая
  передача данных на главный сервер;

• обработка
  больших объемов данных;

• безопасность
  данных, хранящихся на файловом сервере;

3.2
Функции серверов

В данном
случае на одном сервере выполненном
аппаратно установлены 3 программных
сервера.

Функции
прокси-сервера:

• обеспечение
  доступа в интернет;

• управление
  разрешениями;

• фильтрация
  трафика по средствам межсетевого
  экрана;

• ограничение
  доступа к некоторым web-сайтам.

Функции файлового
сервера:

• хранение данных
  и обеспечение к ним доступа с рабочих
  станций;

• обеспечение
  надёжности и сохранности данных.

Функции сервера
БД:

• обслуживание
  и управление БД;

• обеспечение
  операций ввода-вывода при доступе
  клиента к информации.

3.3 Функции сетевого оборудования

В качестве
сетевого оборудования в исследуемом
объекте применяются: коммутатор (активное
сетевое оборудование) и UTP
кабель (пассивное сетевое оборудование).

Основной
функцией коммутатора является передача
пакетов данных с рабочих станций на
сервер и на оборот, а так же предоставление
доступа в интернет для всех ПК.

UTP кабель
является пассивным сетевым оборудование
и поэтому не может генерировать или
преобразовывать сигналы. Его функцией
является только передача данных между
коммутатором и сетевой картой рабочих
станций.

4 Аппаратные средства

4.1 Аппаратные средства сервера

В офисе установлен
сервер Dell PER415 представленный на рисунке
3.

Рис 3.

Характеристика
сервера представлена в таблице 1.

Таблица
1 — Характеристики сервера Dell PER415

Источник
бесперебойного питания для сервера.

Для
сервера установлен ИБП Powercom
King
Pro
KIN-3000AP-RM
представленный на рисунке 4.

Рис 4.

Характеристики
ИБП представлены в таблице 2.

Таблица
2 – Характеристики ИБП Powercom
King
Pro
KIN-3000AP-RM

Программы для проектирования локальной сети

Программы для проектирования локальной сети помогают правильно подобрать модели сетевого оборудования, оптимально провести кабеля, расставить розетки и точки доступа Wi-Fi. Примеры таких программ — даны ниже.

2020. CAD5D — онлайн сервис для проектирования локальной сети

Онлайн-программа CAD5D используется для проектирования локальных компьютерных сетей предприятия и административных зданий. С ее помощью можно разработать подробные поэтажные планы здания, разместить необходимые абонентские точки и основные узлы управления, а также рассчитать необходимые длины всех кабелей. Программа позволяет создать полную проектную рабочую документацию, все необходимые спецификации оборудования и материалов, необходимых для разработки компьютерной сети. Программа CAD5D имеет модуль интеграции с программами САПР, поддерживает формат dwg. Эта функция существенно облегчает задачи проектировщику по разработке проекта компьютерных сетей, а наличие кабельного журнала сводит ошибки при выборе кабельной продукции к минимуму.

2015. Office Anatomy — сервис для планирования офисных систем

Если ваша компания переезжает в новый офис, вам предстоит обеспечить офис всеми необходимыми системами — освещением, интранет-сетью, телефонами, видеокамерами, сигнализацией и т.д. Даже если вы нанимаете подрядчика для этой работы, вам все равно придется вникать и участвовать в проектировании этих инженерных систем, потому что именно вы знаете, что нужно вашим сотрудникам. Сервис Office Anatomy поможет сделать этот процесс проще и заодно лучше проконтролировать затраты на проект. Он представляет собой визуальный конструктор, в котором вы строите схему помещения, выбираете из каталога и размещаете мышкой необходимые элементы инфраструктуры (розетки, wi-fi точки доступа, компьютеры, телефоны, видеокамеры, элементы системы контроля доступа …). Сервис автоматически добавляет необходимые компоненты (кабеля, короба, щитки, крепежи. ..), составляет смету и рассчитывает стоимость. При этом вы можете на лету подгонять проект под свой бюджет, меняя количество, расположение или класс оборудования. Разработчики рекомендуют свой сервис для офисов площадью до 1000 кв.м. и количеством сотрудников до 100 человек.

2010. В Visio появились шаблоны для проектирования локальной сети

Microsoft представила новую версию программы Visio 2010, которая по традиции, не включена ни в одну из версий пакета Office, и приобретать ее нужно отдельно. В ней появились новые шаблоны, в частности категория «Сеть» включает шаблоны для проектирования топологии локальной сети, структуры каталогов LDAP и Active Directory, расположения серверов в стойках. Используя шаблоны схемы сети и функции связи с данными, вы можете создать схему, которая показывает, как оборудование логически или физически подключено, добавлять исходные данные для идентификации каждой фигуры, а затем импортировать и связывать внешние данные с фигурами сети.

Особенности и классификация локальных сетей

Особенности и классификация локальных сетей

Особенности локальных сетей

• Назначение локальных сетей:
  высокопроизводительный обмен данными между пользователями внутри локальной вычислительной
  сети, доступ к общим ресурсам, доступ в Интернет и др.
• Широковещательная передача, осуществляемая с селекцией информации рабочими станциями
• Высококачественные линии связи позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать
  высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/c
• Наличие операционной системы локальной сети, состоящей из стека протоколов и дополнительных сервисов
  (доступ к принтерам, файловым системам, управление компьютером)

Классификация локальных сетей

По назначению ЛС могут использоваться для создания:

1. Систем автоматизированного управления
2. Систем управления технологическими процессами
3. Информационных систем предприятий и др.

В зависимости от назначения ЛС используются различные ОС, в том числе ОС реального времени.

По функциональным задачам:

1. Сети одной организации
2. Корпоративная сеть
3. Виртуальная сеть (ЛС организации логически разделена)

По топологии:

• Шинные (моноканал)
  
• Кольцевые
  
• Древовидные
  
• Звездообразные
  
• Смешанные

По методам доступа к среде передачи:

• ЛС со случайным доступом
• ЛС с детерминированным доступом

По типу среды для организации канала предачи данных:

• Коаксиальный кабель
• Витая пара
• Радиоканал
• Оптоволокно
• Инфракрасные каналы
• Комбинированный

Неэкранированная витая пара является основной средой передачи данных, инфракрасные каналы работают в пределах одного помещения,
оптоволокно связывает удаленные сегменты сети.

По структуре управления сетью:

• Одноранговые ЛС (все рабочие станции равноправны)
• Двухуровневые ЛС (в сети имеется сервер, который регламентирует доступ рабочих станций к информации)

Эффекты локальной сети и структура сети

Автор

Abstract

В этой статье представлена ​​модель локальных сетевых эффектов, в которой агенты, связанные в социальной сети, каждый ценят принятие разнородным подмножеством других и имеют неполную информацию о структуре и силе взаимодополняемости между всеми другими агентами. Я показываю, что симметричные равновесия Байеса-Нэша в общей игре усыновления находятся в монотонных стратегиях, могут быть строго ранжированы по Парето и что наибольшее равновесие однозначно защищено от коалиции. Каждое равновесие Байеса-Нэша имеет соответствующее равновесие выполненных ожиданий, при котором агенты формируют ожидания местного принятия. Примеры анализируют три частных случая, включая стандартную модель с полностью связанными агентами, и характеризуют распределения равновесных сетей последователей, когда социальная сеть является экземпляром обобщенного случайного графа.

Рекомендуемое цитирование

Ручка: RePEc: wpa: wuwpio: 0412011

Примечание: Тип документа — pdf; страниц: 38. Модель принятия товара стратегическими узлами в случайном графе.

Скачать полный текст от издателя

Исправления

Все материалы на этом сайте предоставлены соответствующими издателями и авторами. Вы можете помочь исправить ошибки и упущения. При запросе исправления укажите дескриптор этого элемента: RePEc: wpa: wuwpio: 0412011 .См. Общую информацию о том, как исправить материал в RePEc.

По техническим вопросам, касающимся этого элемента, или для исправления его авторов, заголовка, аннотации, библиографической информации или информации для загрузки, обращайтесь: (EconWPA). Общие контактные данные провайдера: https://econwpa.ub.uni-muenchen.de .

Если вы создали этот элемент и еще не зарегистрированы в RePEc, мы рекомендуем вам сделать это здесь. Это позволяет связать ваш профиль с этим элементом. Это также позволяет вам принимать потенциальные ссылки на этот элемент, в отношении которых мы не уверены.

У нас нет ссылок на этот товар. Вы можете помочь добавить их, используя эту форму .

Если вам известно об отсутствующих элементах, цитирующих этот элемент, вы можете помочь нам создать эти ссылки, добавив соответствующие ссылки таким же образом, как указано выше, для каждого ссылочного элемента. Если вы являетесь зарегистрированным автором этого элемента, вы также можете проверить вкладку «Цитаты» в своем профиле RePEc Author Service, поскольку там могут быть некоторые цитаты, ожидающие подтверждения.

Обратите внимание, что исправления могут занять пару недель, чтобы отфильтровать
различные сервисы RePEc.

Что такое топология сети? Лучшее руководство по типам и схемам

Конфигурация или топология сети является ключом к определению ее производительности. Топология сети — это способ организации сети, включая физическое или логическое описание того, как ссылки и узлы настроены для связи друг с другом.

Существует множество способов организации сети, все со своими достоинствами и недостатками, и некоторые из них более полезны в определенных обстоятельствах, чем другие. У администраторов есть несколько вариантов выбора топологии сети, и это решение должно учитывать размер и масштаб их бизнеса, его цели и бюджет.Несколько задач входят в эффективное управление топологией сети, включая управление конфигурацией, визуальное отображение и общий мониторинг производительности. Ключевым моментом является понимание ваших целей и требований для создания и управления топологией сети в соответствии с требованиями вашего бизнеса.

После подробного определения топологии сети в этой статье будут рассмотрены основные типы топологий сети, их преимущества и недостатки, а также соображения по определению того, какая из них лучше всего подходит для вашего бизнеса.Я также расскажу об использовании и преимуществах программного обеспечения для отображения топологии сети, такого как SolarWinds ^® Network Topology Mapper, при настройке сети, визуализации способов подключения устройств и устранении неполадок в сети.

Что такое топология сети?
Почему важна топология сети?
Типы топологии сети

Звездообразная топология
Топология шины
Кольцевая топология
Древовидная топология
Ячеистая топология
Гибридная топология

Какая топология лучше всего подходит для вашей сети?
Какие инструменты помогают управлять сетями и контролировать их?

Что такое топология сети?

Сетевая топология — это то, как различные узлы, устройства и соединения в вашей сети физически или логически расположены по отношению друг к другу. Думайте о своей сети как о городе, а о топологии как о дорожной карте. Подобно тому, как есть много способов организовать и поддерживать город — например, проследить, чтобы проспекты и бульвары могли облегчить передвижение между частями города, получающими наибольшее движение, — есть несколько способов организовать сеть. У каждого из них есть свои преимущества и недостатки, и в зависимости от потребностей вашей компании определенные меры могут дать вам большую степень подключения и безопасности.

Существует два подхода к топологии сети: физический и логический.Топология физической сети, как следует из названия, относится к физическим соединениям и взаимосвязям между узлами и сетью — проводами, кабелями и т. Д. Логическая топология сети является немного более абстрактной и стратегической, имея в виду концептуальное понимание того, как и почему сеть устроена так, как она есть, и как данные перемещаются через нее.

Почему важна топология сети?

Схема вашей сети важна по нескольким причинам. Прежде всего, он играет важную роль в том, как и насколько хорошо работает ваша сеть.Выбор правильной топологии для операционной модели вашей компании может повысить производительность, упростив обнаружение неисправностей, устранение ошибок и более эффективное распределение ресурсов в сети для обеспечения оптимального состояния сети. Оптимизированная и правильно управляемая топология сети может повысить эффективность использования энергии и данных, что, в свою очередь, может помочь снизить эксплуатационные расходы и затраты на обслуживание.

Дизайн и структура сети обычно отображаются и управляются на созданной программным образом схеме топологии сети.Эти диаграммы важны по нескольким причинам, но особенно для того, как они могут обеспечить визуальное представление как физических, так и логических схем, позволяя администраторам видеть соединения между устройствами при устранении неполадок.

Способ организации сети может улучшить или нарушить функциональность сети, возможность подключения и защиту от простоев. Вопрос: «Что такое топология сети?» можно ответить с объяснением двух категорий в топологии сети.

1. Физическая — Топология физической сети относится к фактическим соединениям (провода, кабели и т. Д.)) того, как устроена сеть. Задачи настройки, обслуживания и подготовки требуют понимания физической сети.
2. Логический — Логическая топология сети — это идея верхнего уровня о том, как настроена сеть, включая то, какие узлы соединяются друг с другом и какими способами, а также как данные передаются через сеть. Логическая топология сети включает любые виртуальные и облачные ресурсы.

Эффективное управление и мониторинг сети требуют четкого понимания физической и логической топологии сети, чтобы обеспечить ее эффективность и работоспособность.

К началу

Какой тип топологии сети наиболее распространен?

Построение топологии локальной сети (LAN) может быть решающим для вашего бизнеса, поскольку вы хотите создать устойчивую, безопасную и простую в обслуживании топологию. Существует несколько различных типов топологии сети, и все они подходят для разных целей, в зависимости от общего размера сети и ваших целей.

Как и в большинстве случаев, здесь не существует «правильного» или универсального варианта.Имея это в виду, я проведу вас по наиболее распространенным определениям топологии сети, чтобы вы почувствовали преимущества и недостатки каждого из них.

Что такое звездообразная топология?

Топология «звезда», наиболее распространенная топология сети, построена таким образом, что каждый узел в сети напрямую подключается к одному центральному концентратору через коаксиальный, витую пару или оптоволоконный кабель. Выступая в качестве сервера, этот центральный узел управляет передачей данных — поскольку информация, отправляемая из любого узла в сети, должна пройти через центральный, чтобы достичь места назначения, — и функционирует как ретранслятор, что помогает предотвратить потерю данных.

Преимущества звездообразной топологии

Топологии

«звезда» широко распространены, поскольку они позволяют удобно управлять всей сетью из одного места. Поскольку каждый из узлов независимо подключен к центральному концентратору, в случае отказа одного из них остальная часть сети продолжит функционировать без изменений, что делает звездообразную топологию стабильной и безопасной сетевой структурой.

Кроме того, устройства можно добавлять, удалять и изменять без отключения всей сети.

С физической точки зрения структура топологии «звезда» использует относительно небольшое количество кабелей для полного подключения к сети, что обеспечивает простую настройку и управление с течением времени по мере расширения или сжатия сети. Простота конструкции сети также облегчает жизнь администраторам, поскольку легко определить, где возникают ошибки или проблемы с производительностью.

Недостатки звездообразной топологии

С другой стороны, если центральный концентратор выйдет из строя, остальная часть сети не сможет работать.Но если центральным узлом правильно управлять и поддерживать его в хорошем состоянии, у администраторов не должно возникнуть особых проблем.

Общая пропускная способность и производительность сети также ограничиваются конфигурацией и техническими характеристиками центрального узла, что делает установку и эксплуатацию звездообразной топологии дорогостоящей.

К началу

Что такое топология шины?

Шинная топология ориентирует все устройства в сети по одному кабелю, идущему в одном направлении от одного конца сети к другому, поэтому ее иногда называют «линейной топологией» или «магистральной топологией».«Поток данных в сети также следует по маршруту кабеля, двигаясь в одном направлении.

Преимущества шинной топологии

Топология шины

является хорошим и экономичным выбором для небольших сетей, поскольку ее компоновка проста и позволяет подключать все устройства с помощью одного коаксиального кабеля или кабеля RJ45. При необходимости к сети можно легко добавить дополнительные узлы, подключив дополнительные кабели.

Недостатки шинной топологии

Однако, поскольку топологии шины используют один кабель для передачи данных, они несколько уязвимы.Если кабель выходит из строя, вся сеть выходит из строя, что может занять много времени и дорого для восстановления, что может быть менее серьезной проблемой для небольших сетей.

Топологии шины

лучше всего подходят для небольших сетей, поскольку их пропускная способность ограничена, а каждый дополнительный узел будет снижать скорость передачи.

Кроме того, данные являются «полудуплексными», что означает, что их нельзя отправлять в двух противоположных направлениях одновременно, поэтому такая схема не является идеальным выбором для сетей с огромным объемом трафика.

К началу

Что такое кольцевая топология? Одиночный против двойного

Кольцевая топология — это когда узлы расположены по кругу (или кольцу). Данные могут проходить через кольцевую сеть в одном или обоих направлениях, при этом каждое устройство имеет ровно двух соседей.

Плюсы кольцевой топологии

Поскольку каждое устройство подключено только к устройствам на каждой стороне, при передаче данных пакеты также перемещаются по кругу, проходя через каждый из промежуточных узлов, пока не прибудут в пункт назначения.Если большая сеть имеет кольцевую топологию, можно использовать повторители для обеспечения правильной доставки пакетов без потери данных.

Только одной станции в сети разрешено отправлять данные за раз, что значительно снижает риск коллизий пакетов, делая кольцевую топологию эффективной для передачи данных без ошибок.

В целом кольцевые топологии экономичны и недороги в установке, а сложная двухточечная связь узлов позволяет относительно легко выявлять проблемы или неправильные конфигурации в сети.

Минусы кольцевой топологии

Несмотря на свою популярность, кольцевая топология все еще уязвима для сбоев без надлежащего управления сетью. Поскольку поток передачи данных движется в одном направлении между узлами по каждому кольцу, если один узел выходит из строя, он может забрать с собой всю сеть. Вот почему крайне важно, чтобы каждый из узлов находился под контролем и содержался в хорошем состоянии. Тем не менее, даже если вы бдительны и внимательно следите за производительностью узла, ваша сеть все равно может быть отключена из-за отказа линии передачи.

Следует также учитывать вопрос масштабируемости. В кольцевой топологии все устройства в сети совместно используют полосу пропускания, поэтому добавление дополнительных устройств может способствовать общим задержкам связи. Сетевые администраторы должны помнить об устройствах, добавленных в топологию, чтобы не перегружать ресурсы и пропускную способность сети.

Кроме того, вся сеть должна быть отключена для перенастройки, добавления или удаления узлов. И хотя это еще не конец света, планирование времени простоя сети может быть неудобным и дорогостоящим.

Что такое топология с двойным кольцом?

Сеть с кольцевой топологией является полудуплексной, что означает, что данные могут перемещаться только в одном направлении за раз. Кольцевые топологии можно сделать полнодуплексными, добавив второе соединение между сетевыми узлами, создав двойную кольцевую топологию.

Преимущества топологии с двойным кольцом

Основным преимуществом топологии с двойным кольцом является ее эффективность: поскольку каждый узел имеет два соединения с каждой стороны, информация может передаваться по сети как по часовой, так и против часовой стрелки.Вторичное кольцо, включенное в конфигурацию топологии с двойным кольцом, может действовать как резервный уровень и резерв, что помогает устранить многие недостатки традиционной кольцевой топологии. Топологии двойного кольца также предлагают немного дополнительную безопасность: если одно кольцо выходит из строя в узле, другое кольцо все еще может отправлять данные.

К началу

Что такое топология дерева?

Структура древовидной топологии получила свое название от того, как центральный узел функционирует как своего рода магистраль для сети, при этом узлы выходят наружу в виде ветвей. Однако, если каждый узел в звездообразной топологии напрямую связан с центральным концентратором, древовидная топология имеет иерархию «родитель-потомок» в отношении того, как подключены узлы. Те, которые подключены к центральному концентратору, линейно подключены к другим узлам, поэтому два подключенных узла используют только одно взаимное соединение. Поскольку древовидная топология является одновременно чрезвычайно гибкой и масштабируемой, она часто используется в глобальных сетях для поддержки множества разнесенных устройств.

Плюсы топологии дерева

Объединение элементов топологии «звезда» и «шина» позволяет легко добавлять узлы и расширять сеть.Устранение ошибок в сети также является несложным процессом, поскольку каждое из филиалов может быть индивидуально оценено на предмет проблем с производительностью.

Минусы топологии дерева

Как и в случае с топологией «звезда», вся сеть зависит от состояния корневого узла в структуре топологии дерева. Если центральный концентратор выйдет из строя, различные ветви узлов будут отключены, хотя связь внутри, но не между системами ветвей останется.

Из-за иерархической сложности и линейной структуры схемы сети добавление дополнительных узлов в древовидную топологию может быстро сделать надлежащее управление громоздким, не говоря уже о дорогостоящем опыте.Древовидные топологии дороги из-за огромного количества кабелей, необходимых для подключения каждого устройства к следующему в иерархической структуре.

К началу

Что такое топология сетки?

Ячеистая топология — это сложная и продуманная структура соединений точка-точка, в которой узлы взаимосвязаны. Mesh-сети могут быть полными или частичными. Топологии с частичной сеткой в ​​основном связаны между собой, при этом несколько узлов имеют всего два или три соединения, в то время как топологии с полной сеткой — удивительно! — полностью взаимосвязаны.

Веб-структура топологий ячеистой сети предлагает два различных метода передачи данных: маршрутизацию и лавинную рассылку. Когда данные маршрутизируются, узлы используют логику для определения кратчайшего расстояния от источника до пункта назначения, а когда данные лавинно перенаправляются, информация отправляется на все узлы в сети без необходимости в логике маршрутизации.

Преимущества топологии сетки

Топологии

Mesh надежны и стабильны, а сложная степень взаимосвязанности между узлами делает сеть устойчивой к сбоям.Например, отключение ни одного устройства не может привести к отключению сети.

Недостатки топологии сетки

Топологии

Mesh невероятно трудозатратны. Каждое соединение между узлами требует кабеля и конфигурации после развертывания, поэтому установка может занять много времени. Как и в случае с другими топологическими структурами, стоимость прокладки кабелей быстро увеличивается, и сказать, что ячеистые сети требуют большого количества кабелей, — это ничего не сказать.

К началу

Что такое гибридная топология?

Гибридные топологии объединяют две или более различных топологических структур. Древовидная топология является хорошим примером интеграции шинной и звездообразной схем.Гибридные структуры чаще всего встречаются в крупных компаниях, где отдельные отделы имеют персонализированные сетевые топологии, адаптированные к их потребностям и использованию сети.

Преимущества гибридной топологии

Основным преимуществом гибридных структур является степень гибкости, которую они обеспечивают, поскольку в самой сетевой структуре есть несколько ограничений, которые гибридная установка не может принять.

Недостатки гибридной топологии

Однако каждый тип сетевой топологии имеет свои недостатки, и по мере того, как сеть становится более сложной, со стороны администраторов также требуются опыт и ноу-хау, чтобы все работало оптимальным образом.При создании гибридной сетевой топологии следует также учитывать денежные затраты.

К началу

Какая топология лучше всего подходит для вашей сети?

Ни одна сетевая топология не идеальна или даже лучше других по своей природе, поэтому определение правильной структуры для вашего бизнеса будет зависеть от потребностей и размера вашей сети. Вот ключевые элементы, которые следует учитывать:

• Необходимая длина кабеля
• Тип кабеля
• Стоимость
• Масштабируемость

Длина кабеля

Как правило, чем больше кабелей используется в топологии сети, тем больше работы требуется для настройки.Топологии «шина» и «звезда» являются более простыми, поскольку обе они довольно легкие, в то время как ячеистые сети намного более трудоемки и трудоемки.

Тип кабеля

Второй момент, который следует учитывать, — это тип кабеля, который вы собираетесь установить. В коаксиальных кабелях и кабелях с витой парой используется изолированная медная проводка или проводка на основе меди, а оптоволоконные кабели изготавливаются из тонких и гибких пластиковых или стеклянных трубок. Кабели типа «витая пара» экономичны, но имеют меньшую полосу пропускания, чем коаксиальные кабели.Волоконно-оптические кабели обладают высокими характеристиками и могут передавать данные намного быстрее, чем витая пара или коаксиальные кабели, но они также, как правило, намного дороже в установке, поскольку требуют дополнительных компонентов, таких как оптические приемники. Таким образом, как и в случае с выбранной вами топологией сети, выбор проводки зависит от потребностей вашей сети, включая то, какие приложения вы будете запускать, расстояние передачи и желаемую производительность.

Стоимость

Как я уже упоминал, важно учитывать стоимость установки, поскольку для установки более сложных топологий сети потребуется больше времени и средств.Это может быть усугублено, если вы комбинируете разные элементы, например, соединяете более сложную сетевую структуру с помощью более дорогих кабелей (хотя использование оптоволоконных кабелей в ячеистой сети является чрезмерным, если вы спросите меня, из-за того, как взаимосвязана топология. является). Таким образом, определение правильной топологии для ваших нужд — это вопрос достижения правильного баланса между затратами на установку и эксплуатацию, а также уровнем производительности, который вам необходим от сети.

Масштабируемость

Последний элемент, который следует учитывать, — это масштабируемость.Если вы ожидаете расширения своей компании и сети или хотите, чтобы это было возможно, вы сэкономите время и избавитесь от лишних хлопот, чтобы использовать легко изменяемую топологию сети. Звездообразные топологии настолько распространены, потому что они позволяют добавлять, удалять и изменять узлы с минимальным нарушением работы остальной сети. Кольцевые сети, с другой стороны, должны быть полностью отключены для внесения любых изменений в любой из узлов.

Как отобразить топологию сети

Когда вы начинаете проектировать сеть, вам могут пригодиться схемы топологии.Они позволяют вам видеть, как информация будет перемещаться по сети, что, в свою очередь, позволяет вам прогнозировать потенциальные узкие места. Визуальное представление упрощает создание оптимизированного и эффективного сетевого дизайна, а также служит хорошей точкой отсчета, если вам нужно устранить ошибки.

Схема топологии также важна для полного понимания функций вашей сети. Помимо помощи в процессе устранения неполадок, представление с высоты птичьего полета, представленное на диаграмме топологии, может помочь вам визуально определить элементы инфраструктуры, которых не хватает в вашей сети, или то, какие узлы нуждаются в мониторинге, обновлении или замене.

Хорошая новость в том, что вам не нужно делать это вручную: вы можете легко создать карту топологии вашей сети с помощью инструментов.

К началу

На рынке представлено несколько продуктов для отображения топологии сети. Одним из наиболее распространенных является Microsoft Visio, который позволяет «рисовать» вашу сеть, добавляя различные узлы и устройства в интерфейс, похожий на холст. Хотя это может работать для небольших сетей, рисование каждого дополнительного узла быстро становится громоздким, если вы работаете с множеством устройств и топологий, распределенных по всей компании. Другие варианты, такие как Lucidchart и LibreOffice Draw, либо бесплатны, либо предлагают бесплатные пробные версии, и, хотя они являются жизнеспособными вариантами, особенно если вызывает беспокойство стоимость, они не поставляются с полным набором инструментов сетевого картографирования премиум-класса для управления. сеть проще и требует меньше времени.

Из-за различий в топологии сети и различных способов поведения сетей, включая их уникальные проблемы с безопасностью, точки давления и проблемы управления, часто бывает полезно автоматизировать задачи настройки и управления с помощью сетевого программного обеспечения.

Конфигурация сети

Во-первых, рассмотрите возможность использования инструмента управления конфигурацией сети. Этот вид инструментов может помочь вам правильно настроить вашу сеть и автоматизировать повторяющиеся задачи, чтобы снять нагрузку с сетевого администратора. По мере роста вашей организации или сети топология сети может становиться более многоуровневой или более сложной, и становится все труднее развертывать конфигурации во всей сети с уверенностью. Однако с инструментами управления конфигурацией сложная топология сети не проблема: инструменты обычно могут автоматически обнаруживать каждый узел в сети, позволяя вам развертывать стандартные конфигурации, которые могут потребоваться по соображениям соответствия, или отмечать любые конфигурации, выходящие за рамки ожидаемых.

Инструменты управления конфигурацией сети

также могут выявлять уязвимости, чтобы вы могли исправить эти проблемы и повысить безопасность своей сети. Наконец, эти виды инструментов также должны отображать жизненный цикл устройств в вашей сети, предупреждая вас об устройствах, прибывающих в точку прекращения обслуживания или окончания срока службы, чтобы вы могли заменить их до того, как начнут возникать проблемы.

Устранение неполадок производительности сети

Для отслеживания общей производительности следует использовать программное обеспечение для управления сетью. Менеджер по производительности может отслеживать сетевые проблемы, сбои и проблемы с производительностью. Инструмент управления производительностью также будет иметь функциональные возможности для установки базовых показателей производительности сети и создания четкой картины того, как ваша сеть обычно ведет себя в исправном состоянии. Затем, установив предупреждения, когда ваша сеть работает неожиданно или за пределами этих базовых показателей, вы можете быстро отслеживать, точно определять и устранять проблемы.

При сложной топологии сети может быть трудно точно определить, в какой части сети возникают проблемы.Некоторые менеджеры производительности создают визуальное отображение топологии вашей сети, чтобы вы могли видеть всю сеть в виде обзора одной карты. Это может показать вам, как устроена ваша сеть, привлечь ваше внимание к изменениям в топологии и отметить, где возникают проблемы. Чтобы понять топологию вашей сети, вы можете бесплатно попробовать такой инструмент, как Network Topology Mapper, в течение 14 дней. Этот инструмент автоматически обнаруживает и генерирует подробные карты топологии вашей сети и может создавать карты нескольких типов без необходимости каждый раз повторно сканировать вашу сеть.

Это одна из причин, по которой мне очень нравится SolarWinds Network Topology Mapper (NTM). Независимо от размера вашей сети, он может не только автоматически обнаруживать все устройства и создавать для вас диаграмму топологии вашей сети, но и заполнять карту отраслевыми значками для облегчения визуальной дифференциации. В дополнение к функции автоматического обнаружения программное обеспечение предлагает интуитивно понятный мастер сети, чтобы вы могли перетаскивать узлы и группы узлов (которые вы также можете настроить).Визуализация различных соединений между узлами на одной карте или диаграмме может быть обременительной, особенно если вы работаете с обширной глобальной сетью, но интерфейс в NTM позволяет вам сортировать различные уровни соединений в зависимости от вашего уровня. пытаюсь осмотреть.

Вы можете настроить NTM на периодическое повторное сканирование вашей сети, чтобы поддерживать ваши схемы в актуальном состоянии. Он легко интегрируется с другими программами и предлагает надежную систему отчетности, позволяющую отслеживать показатели, от инвентаризации устройств до производительности сети, и при этом поддерживать соответствие PCI.

Отображение топологии для поставщиков управляемых услуг

Отображение топологии важно не только для управления отдельной сетью. Это также ключевой аспект основных обязанностей поставщиков управляемых услуг (MSP) для сотен или даже тысяч различных клиентов в нескольких сетях.

Из-за особых потребностей MSP часто бывает недостаточно использовать тот же инструмент, который вы могли бы использовать для своей личной или корпоративной сети. Стоит отметить, что другой продукт SolarWinds, N-central ^® , имеет специальный инструмент для этого варианта использования.

Решение для отображения топологии сети N-central позволяет выполнять глубокую оценку сетей, которыми вы управляете. Вы можете выполнять сканирование по требованию и сканирование по расписанию, а также получать доступ к подробным данным, представленным наглядно и наглядно.

Что нужно знать о топологии сети сегодня

Лучший совет, который я могу дать относительно топологии сети, заключается в том, что вы должны быть хорошо знакомы с потребностями и требованиями к использованию вашей сети. Общее количество узлов в сети является одним из основных факторов, которые необходимо учитывать, поскольку от этого зависит, возможно ли использовать более простую топологию или вам придется вкладывать средства в более сложную структуру сети.

Как я упоминал ранее, ни одна топология не является «лучшей». Каждый предлагает свой набор преимуществ и недостатков в зависимости от сетевой среды, с которой вы работаете или пытаетесь настроить. По этой причине я бы не стал делать немедленных выводов о любой из топологий сети, основываясь исключительно на приведенных здесь описаниях. Прежде чем принять решение, попробуйте использовать инструмент отображения топологии сети, чтобы набросать план, который вы собираетесь использовать. Network Topology Mapper, мой личный фаворит, позволяет строить всю структуру вашей сети таким образом, чтобы это было легко использовать и легко анализировать, а также предлагает 14-дневную бесплатную пробную версию.

LAN (локальная сеть) — топология, типы, приложения, преимущества

Сеть

, предназначенная для работы в ограниченной географической области, называется LAN или локальной сетью. В этом посте будет подробно рассказано о том, что такое LAN (локальная сеть), как она работает, ее топологию, типы, приложения, преимущества и недостатки.

Что такое LAN (локальная сеть)

LAN — это, по сути, сеть передачи данных. В этом типе сети несколько компьютеров и их периферийные устройства, такие как дисковые запоминающие устройства, принтеры, подключены к одной высокоскоростной линии передачи данных в пределах ограниченной области.Локальная сеть обычно является частной сетью. В локальной сети данные разделяются, передаются в виде пакетов и регенерируются принимающим компьютером.

Рис.1 — Знакомство с LAN

Он обеспечивает высокие скорости передачи данных от 10 до 100 Мбит / с и выше. Новейшие локальные сети могут обеспечивать скорость передачи данных до 10 Гбит / с. Зона покрытия менее 10 км. Как и любые другие сети, LAN также требует аппаратных и программных компонентов. Аппаратное обеспечение состоит из среды передачи и соединительных устройств, таких как трансиверы, мосты, переключатели, повторители и т. Д.Программное обеспечение имеет прикладные программы, которые включают протоколы, определенные стандартом IEEE. На рис. 2 представлена ​​принципиальная схема локальной сети Ethernet.

Рис.2 — Принципиальная схема локальной сети Ethernet

Типы локальных сетей (LAN)

LAN могут быть реализованы с использованием:

• Ethernet LAN (проводное соединение)
• WLAN (беспроводной)

Ethernet LAN (проводное соединение)

Ethernet LAN использует кабели Ethernet для соединения устройств в сети. В этом типе подключения сетевая установка является проводной, а коммутаторы и маршрутизаторы настраиваются с использованием сетевых настроек. Устанавливается стандартный интернет-протокол, который позволяет интернету работать на разных устройствах в сети.

Рис.3 — Локальная сеть Ethernet

WLAN (беспроводная локальная сеть)

WLAN использует радиоволны как средство связи. Для подключения устройств не требуются кабели. Преимущество WLAN над LAN — повышенная безопасность, которую он предлагает.Пользователи могут получить доступ к Интернету без проводного (беспроводного) подключения, если они находятся в зоне действия маршрутизатора. С помощью соединения WLAN можно одновременно подключать множество устройств, при условии, что все они находятся в пределах досягаемости маршрутизатора.

Рис.4 — Беспроводная локальная сеть (WLAN)

LAN (локальная сеть) Топология

Топология определяется как схема соединения между узлами сети.Три основных топологии LAN:

• Звездная топология
• Кольцевая топология
• Топология шины

Звездная топология

В этой сети все узлы подключены к центральному узлу. Устройства не подключены друг к другу и передают сообщения на центральный узел. Центральный узел отвечает за передачу сообщения в требуемое место назначения. Это наиболее широко используемая топология для локальных сетей.

Кольцевая топология

В этой сети узлы соединены между собой, образуя замкнутый контур.Каждый узел связывается с узлами по обе стороны от него с помощью токена (передача информации). Узлам с токеном разрешено передавать данные. Эта топология исключает соединение узлов с центральным узлом, т.е. нет необходимости в сетевом сервере для управления другими устройствами.

Топология шины

В этой сети все узлы, включая компьютеры и серверы, подключены к одному кабелю, называемому шиной. Эта сеть проще по сравнению с другими сетями и экономична.Узел-источник передает сигнал, который транслируется на все остальные узлы по кабелю шины. Хотя сообщение транслируется, предполагаемый получатель получает сигнал. Получатель может принять сигнал, если его MAC-адрес или IP-адрес совпадают и передача данных происходит в одном направлении.

Рис.5 — (a) Топология звезды (b) Топология кольца (c) Топология шины

Как работает LAN (Локальная сеть) Работа

Чтобы понять, как работает LAN, рассмотрим рис.6, на котором показаны 7 уровней модели OSI. Необходимо знать три нижних уровня модели OSI, т. Е.

.

• Физический уровень
• Уровень канала данных
• Сетевой уровень

Рис.6 — Семь уровней OSI Модель

Физический уровень

Физический уровень передает биты необработанных данных по линиям связи. Он занимается установлением физической цепи между устройствами. Протоколы и стандарты физического уровня отвечают за тип модуляции, которая будет использоваться для передачи цифровых данных по аналоговым линиям передачи.Он учитывает такие компоненты сети, как мультиплексоры, повторители, модемы и т. Д.

Уровень канала данных

Уровень звена данных отвечает за передачу данных по каналу связи, обеспечиваемому физическим уровнем. Этот уровень разбивает данные на кадры данных, последовательно передает кадры по каналу. Выполняется обнаружение и исправление ошибок, и данные передаются на сетевой уровень.

Сетевой уровень

Сетевой уровень помогает в маршрутизации данных по сети от исходного узла к принимающему узлу.Этот уровень обеспечивает интерфейс между хостом и сетью. На основе используемой топологии выполняется маршрутизация пакетов к принимающему устройству, где происходит преобразование данных и получаются исходные данные.

  Подробнее о модели OSI, характеристиках семи уровней, зачем ее использовать и ограничениях  

Приложения LAN (локальная сеть)

В числе приложений:

• LAN используется для школьной среды, офисов, больниц и т. Д., Поскольку позволяет совместно использовать ресурсы, такие как обмен данными, сканеры, печать и Интернет.
• LAN обслуживает домашних пользователей для доступа в Интернет.

ЛВС

• широко используются в обрабатывающей промышленности, где центральный сервер координирует работу других машин.
• Высокоскоростные локальные сети обычно используются для соединения множества более медленных сетей.

Преимущества LAN (Локальная сеть)

Преимущества LAN:

• Обеспечивает связь с высокой пропускной способностью.
• Средство передачи недорогое.
• Пропускная способность используется эффективно.
• Простое техническое обслуживание.

Недостатки LAN (Local Area Network)

Недостатками LAN являются:

• Скорость снижается, так как в нее входит совместное использование ресурсов.
• Менее безопасный.
• Требуются квалифицированные специалисты для настройки сети.
• Обложки Ограниченная территория.

  Также читают: 
  Регистры сдвига - режимы, тип, применение, преимущества и недостатки 
  Твердотельный накопитель (SSD) - как это работает, типы, применение, SSD против HDD 
  Машинное обучение - как это работает, типы, приложения, преимущества  

Лакшми — B.E (Электроника и связь) и имеет опыт работы в RelQ Software в качестве инженера-испытателя и HP в качестве руководителя службы технической поддержки. Она является автором, редактором и партнером Electricalfundablog.

Проектирование и построение наилучшей сети малых офисов с нуля — Бридинг, Маршалл [Руководства по библиотечным технологиям]

Аннотация: Эта глава проведет вас через процесс проектирования сети для малого бизнеса или независимого филиала. Типичная сеть такого типа включает от одного до двух десятков или около того пользователей компьютеров (и компьютеров), один или два сервера, несколько сетевых принтеров и доступ к другим сетям, особенно к Интернету. Наша цель — спроектировать и построить лучшую сеть для этих организаций с наивысшей степенью функциональности при минимально разумных затратах.

Малым предприятиям обычно не хватает поддержки со стороны корпоративного ИТ-офиса. Поэтому идеальная сеть для такой организации должна быть простой и удобной в управлении. У двух организаций нет одинаковых потребностей, и всегда будут возникать сложности. Один из руководящих принципов в этой главе — следовать простейшему подходу для достижения желаемых результатов.

Независимо от размера организации, она должна заниматься предоставлением компьютерной поддержки. В малом бизнесе может быть только один человек, занимающийся компьютерными проблемами, и то часто только на неполной ставке. Многие организации нанимают консультанта для создания своей компьютерной среды, а затем полагаются на штатных сотрудников, чтобы она работала.

Вычисления для малых офисов и вычисления для предприятий

Вычислительные системы для малых офисов по своему характеру сильно отличаются от вычислительных сред, поддерживающих большие организации, часто называемых корпоративными сетями.Корпоративные сети могут иметь тысячи пользователей и включать сложный массив серверов, систем мэйнфреймов, глобальных сетевых соединений и т.п. Корпоративная сеть может обслуживать несколько географических местоположений и несколько зданий в каждом месте. В корпоративной сети нет ничего необычного в том, что она включает несколько тысяч устройств. Такая сеть опирается на магистральную сеть, которая передает данные между местоположениями и локальными сетями на каждом сайте. Корпоративная сеть включает сложное оборудование, которое должно обслуживаться высококвалифицированными сетевыми администраторами.

У небольших организаций более скромные требования к компьютерам и сетям. У них может быть около дюжины компьютеров и несколько лазерных принтеров. Сеть для небольшого офиса должна позволять членам организации обмениваться информацией, а также принтерами и другими периферийными устройствами. Вычислительные потребности большинства небольших организаций могут быть удовлетворены с помощью одной локальной сети с одним или двумя серверами с использованием готовых компонентов. В отличие от корпоративной сети, небольшой офисной локальной сетью обычно может управлять один человек с небольшими техническими знаниями и опытом.

Хотя сеть небольших офисов не соответствует масштабам своего собрата-предприятия, многие из тех же проблем относятся к обоим. Дизайн небольшой сети должен быть простым, но функциональным, безопасным и масштабируемым. По мере роста бизнеса сеть должна легко расширяться вместе с ним. Даже если масштаб исходной среды невелик, избегайте принятия технологических решений, которые могут ограничить вашу компанию по мере ее расширения.

Оценка функциональных требований

Прежде чем приступить к проектированию сети, четко осознайте, для чего вам нужно это сделать.Одним из предварительных условий проектирования сети является полная оценка ожидаемой функциональности. Выделите время, чтобы подумать обо всех задачах, которые вы хотите автоматизировать или сделать более эффективными с помощью своей компьютерной сети. Какие бизнес-приложения вам нужно поддерживать? Вам просто нужно предоставить общий доступ к файлам текстовых редакторов или у вас есть поддержка многопользовательских баз данных? Вам нужна электронная почта? Веб-серверы? Торговые точки? Вам потребуется доступ в Интернет? После того, как вы рассмотрели все бизнес-задачи и функции, которые вы ожидаете реализовать в сети, запишите их и назначьте приоритеты для каждого элемента.Когда вы начнете развертывать свой план, вам, возможно, придется подумать, какие части вы можете сделать сейчас, а какие — позже. В первую очередь позаботьтесь о важнейших бизнес-функциях.

Определение размера сети

Имейте четкое представление об ожидаемом размере вашей сети с учетом количества пользователей и интенсивности их использования. Обязательно планируйте будущий рост, создавая много дополнительных мощностей с самого начала. Подсчитайте, какая мощность вам может понадобиться через два-три года. Учитывайте количество новых пользователей, а также резкое увеличение потребностей в хранении данных на пользователя.Ваша сеть должна быть спроектирована так, чтобы легко расти за счет постепенного добавления существующих технологий.

Стандартный подход

Важно, чтобы вы строили свою сеть для малого бизнеса с использованием стандартных, проверенных в отрасли компонентов. По мере изменения деловых отношений вам может потребоваться соединить вашу сеть с другими. Защитите свои вложения, создав сеть, которая, скорее всего, не вызовет проблем с совместимостью. Если вы являетесь независимым отделением более крупной организации, соблюдайте правила и стандарты зонтичной группы.Даже если сегодня ожидается, что вы будете поддерживать отдельную сеть, вам может потребоваться стать частью ее глобальной сети в будущем.

Возможности подключения

Какие типы внешних подключений потребуются вашей сети? Нужен ли доступ в Интернет? Если да, будет ли достаточно модемного соединения или вам понадобится постоянный выделенный канал? Какая пропускная способность? Вам нужно будет подключиться к частным сетям, например к сети домашнего офиса? Один из самых сложных аспектов сети небольшого офиса — это установка соединений с внешними сетями.Это не только наиболее технически сложные задачи по внедрению сети, но и сопряжены со значительными затратами.

Создание генерального проекта

После того, как вы оценили функциональные требования и относительный масштаб новой сети, вы готовы приступить к проектированию. Сетевой дизайн включает несколько уровней. Вам нужно будет принять решение по каждому из следующих пунктов:

• Тип сети. Варианты включают Ethernet, ATM или Token Ring. Большинство небольших сетей основаны на Ethernet, но даже в этой категории есть варианты: общая среда 10Base-T, коммутируемая 10Base-T, общая среда 100Base-T и коммутируемая 100Base-T.Чтобы принять решение, вам нужно будет тщательно изучить относительную пропускную способность, которую сеть должна поддерживать. Чем больше у вас потребности в поддержке мультимедийных приложений, таких как потоковое аудио или видео, тем больше вам понадобится более дорогое решение с высокой пропускной способностью.
• Физическая сеть. Сюда входят сетевые кабели, лицевые панели и другие вопросы базовой инфраструктуры. Тип устанавливаемых кабелей зависит от выбранного типа сети.
• Сетевое коммуникационное оборудование. Для работы в сети вам потребуются такие устройства, как концентраторы и маршрутизаторы Ethernet.
• Сетевая операционная система. В настоящее время в этой области доминируют Microsoft Windows NT Server и Novell NetWare. В некоторых средах могут потребоваться серверы на базе Unix. Также возможно спроектировать одноранговую сеть на основе NT Workstation.
• Сетевое оборудование сервера.
• Аппаратное и программное обеспечение резервного копирования данных.
• Клиентские рабочие места. Рассмотрим оборудование (ПК, Mac и т. Д.) И операционную систему (Windows 95 или 98, Windows NT, MacOS и т. Д.).

Окончательный проект: выбор технологии

На начальном этапе проектирования мы рисовали широкими мазками.Теперь необходимо детально рассмотреть каждый аспект. В каждом разделе ниже более подробно рассматриваются доступные варианты технологий и описывается, как они применяются в сетевой среде малого бизнеса.

Типы сетей

Одним из первых решений при проектировании компьютерной среды является выбор типа сети — группы продуктов, которые работают вместе, даже если они производятся разными компаниями. Все продукты в одной группе подчиняются одним и тем же сетевым правилам, и вы можете рассчитывать на их правильную совместную работу.Наиболее распространенные сегодня типы сетей включают Ethernet, Token Ring и ATM. Каждый из этих трех предлагает жизнеспособную альтернативу для поддержки локальной сети, каждая со своими собственными затратами и преимуществами в производительности. Как мы увидим, Ethernet является преобладающей технологией и, как правило, является наиболее подходящим выбором для сетей малого бизнеса. После выбора типа сети выбранные сетевые карты, кабели и сетевое программное обеспечение должны быть совместимы с этой группой.

Token Ring

Сети

Token-Ring можно найти в основном в средах со значительным количеством оборудования IBM.Этот тип сети использует протокол передачи токенов; каждый компьютер обменивается данными в сети только при наличии сетевого токена. Компьютеры читают входящие пакеты данных и передают исходящие, когда токен вращается по сети. Сети Token-Ring стали популярными в организациях, использующих мэйнфреймы IBM, и продолжают использоваться в ограниченной степени. Когда-то сети Token-Ring превосходили Ethernet по производительности, но теперь это уже не так. Сетевые карты Token-Ring значительно дороже, чем карты Ethernet, и их намного сложнее найти.Быстрая проверка пары последних каталогов сетевой продукции показала десятки карт Ethernet и ни одной карты Token-Ring. Единственная причина рассмотреть возможность создания сети малого бизнеса на основе Token Ring — это уважение к некоторым превалирующим проблемам, например совместимости с более крупной сетью организации.

Банкомат

Асинхронный режим передачи (ATM) следует принципиально иному подходу и конкурирует с Ethernet за магистральные сети и высокопроизводительные локальные сети. В сети ATM данные разбиваются на небольшие ячейки фиксированного размера и коммутируются в виртуальных цепях, установленных между компьютерами.Большинство сетей ATM работают со скоростью 145 Мбит / с. Сегодня ATM чаще всего используется в качестве базовой технологии для корпоративных сетей. Коммутаторы ATM намного дороже концентраторов Ethernet, и их настройка требует значительных усилий. Как и карты Token Ring, карты ATM для настольных компьютеров дороги, и их трудно найти. Небольшая организация будет использовать локальную сеть на базе банкоматов только в том случае, если ей требуется чрезвычайно высокопроизводительная сеть для поддержки приложений с интенсивным использованием данных, таких как крупномасштабные проекты создания изображений.

Ethernet

Почти все небольшие сети будут использовать какой-либо тип Ethernet, самый недорогой и гибкий вариант. Каталоги сетевых коммуникаций наполнены продуктами Ethernet от множества поставщиков. Как отражение доминирования Ethernet, большинство настольных компьютеров бизнес-класса оснащены портами Ethernet, встроенными непосредственно в материнскую плату.

Ethernet связан с набором сетевых правил, называемых CSMA / CD (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий), формально определенных IEEE 802.3. Эти сетевые правила описывают, как устройства в сети взаимодействуют друг с другом. Ethernet — это широковещательная сеть, в которой все узлы имеют доступ ко всем датаграммам или пакетам данных. У каждого пакета есть адрес отправителя и адрес назначения, и каждый компьютер должен открывать пакет только в том случае, если адрес назначения совпадает с его собственным сетевым адресом. Сеть поддерживает несколько устройств в каждом сегменте, и каждое устройство может передавать данные по сети в любое время. Однако, если устройства передают точно в одно и то же время, возникает коллизия и передача теряется.Следовательно, каждая станция должна проверять после передачи, чтобы увидеть, произошла ли коллизия, и, в случае коллизии, ждать случайный интервал и повторять передачу.

Большинство разновидностей Ethernet работают на скорости 10 Мбит / с, и каждый из узлов сегмента разделяет эту полосу пропускания. Станции в сегменте разделяют общую доступную полосу пропускания и могут вызывать конфликты друг с другом в процессе. Общая полоса пропускания, доступная каждой станции, уменьшается, а вероятность чрезмерных коллизий возрастает по мере увеличения количества станций на сегмент.Чем меньше количество станций в сегменте, тем лучше будет работать ваша сеть. Доступны различные варианты разделения сетей на несколько сегментов и уменьшения количества узлов на каждый активный сегмент.

Прошло время: толстый и тонкий Ethernet

Существует несколько типов кабелей Ethernet, некоторые из которых устарели. Первоначальная версия Ethernet, 10Base-5 или Thick Ethernet, полагалась на жесткий кабель и требовала, чтобы вы буквально просверлили кабель, чтобы установить ответвители для каждого устройства в сети.Хотя толстый Ethernet может все еще использоваться в некоторых старых сетях, он устарел и не должен использоваться для новых установок. 10Base-2, или Thinwire Ethernet, основанный на тонком гибком коаксиальном кабеле RG-58 и разъемах BNC, был чрезвычайно популярен в течение ряда лет, потому что его было намного проще использовать, чем толстый Ethernet. Никакого коммуникационного оборудования не требовалось — вы просто подключали сетевые карты через кабели, и у вас была работоспособная сеть. Коммуникационное оборудование было необходимо только в том случае, если у вас было несколько сегментов Ethernet, которые необходимо было подключить.Основной проблемой Thinwire Ethernet была топология линейной шины, когда все компьютеры в сегменте были связаны друг с другом. Если в каком-либо отдельном разъеме или кабеле вдоль сегмента возникнет проблема, весь сегмент не будет работать. Thinwire Ethernet также имел ограничения по количеству компьютеров в сегменте и по длине каждого сегмента; его тоже следует считать устаревшим и избегать использования в любой новой сети.

10Base-T Ethernet

Основным типом Ethernet, который используется сегодня, является 10Base-T, который работает на скорости 10 Мбит / с и следует звездообразной топологии с использованием неэкранированной витой пары.

Сети

10Base-T Ethernet очень просты в настройке. Этот вариант Ethernet основан на концентраторах. У каждого компьютера есть специальный кабель, соединяющий его карту Ethernet с портом концентратора. Концентраторы Ethernet относительно пассивны и практически не требуют настройки. В большинстве случаев вы можете подключить концентратор к источнику питания, подключить кабель, и у вас есть активная сеть. Как мы увидим позже, при покупке концентратора можно выбирать из нескольких функций, но почти все типы по сути являются устройствами plug-and-play.

Для подключения компьютеров к сети вам потребуются ответвительные кабели. Готовые кабели Ethernet можно приобрести в местных компьютерных магазинах и в компаниях по доставке по почте. Вы также можете создать свой собственный, но это редко стоит усилий. Ответвительный кабель Ethernet должен быть изготовлен из неэкранированной витой пары категории 5 и заканчиваться разъемами RJ-45. Эти разъемы очень похожи на разъемы для телефонной розетки, за исключением того, что у RJ-45 восемь разъемов вместо четырех.

Если вы работаете в небольшом пространстве, вы можете подключить все компьютеры в вашей сети напрямую к концентратору, не прокладывая новую проводку в стенах.Но в большинстве случаев вам потребуется установить новую кабельную систему в вашем здании для поддержки вашей сети.

Наиболее распространенными и наименее дорогими устройствами, используемыми с 10Base-T, являются совместно используемые медиа-концентраторы, которые представляют собой логический сегмент Ethernet. Каждое устройство, подключенное к порту общего медиацентра, разделяет полосу пропускания сегмента Ethernet 10 Мбит / с и конкурирует за конфликты. Несколько концентраторов могут быть объединены в каскад, так что все устройства на нескольких физических устройствах по-прежнему образуют логический сегмент Ethernet.Каждый порт на общем медиацентре подключается через кабель UTP к интерфейсу 10Base-T на сетевом устройстве, таком как компьютер или принтер.

При выборе концентратора Ethernet обязательно учитывайте проблемы управляемости. Большие сети требуют возможности удаленного управления для всех устройств в сети; Каждое устройство должно быть способно обмениваться данными обо всех аспектах своей работы с центральным устройством управления через такие протоколы, как SNMP (простой протокол сетевого управления), а также поддерживать общие реализации, такие как MIB-2.В большинстве крупных сетей будет одна или несколько выделенных рабочих станций, контролирующих сеть, с возможностью отслеживать состояние каждого устройства, измерять общую производительность сети и предупреждать сетевого администратора, когда устройство выходит из строя или когда его производительность падает ниже приемлемых пороговых значений. Концентраторы Ethernet подразделяются на управляемые и неуправляемые. Если ваша сеть большая и полагается на централизованное управление, важно приобрести управляемые концентраторы Ethernet. Управляемые концентраторы — требование большинства корпоративных сетей.Как правило, вы можете приобрести один концентратор с возможностями управления и каскадные стекируемые блоки от этого концентратора, которые могут полагаться на базовый блок для управления. В небольших сетях вы можете значительно сэкономить, купив неуправляемые концентраторы. Управляемость — относительно дорогая функция. Если ваша среда небольшая и не использует централизованное управление сетью, покупать управляемые концентраторы неэффективно; большинство небольших офисных сетей будут работать достаточно хорошо без управляемых устройств. Но если вы покупаете неуправляемые концентраторы в управляемой среде, вы упускаете возможность отслеживать и настраивать производительность вашей сети, а также вовремя обнаруживать и устранять многие сетевые проблемы, чтобы предотвратить полный сбой.

Коммутируемый Ethernet

Как мы отметили выше, общий медиа-концентратор или группа концентраторов, соединенных каскадом вместе, представляют собой логический сегмент Ethernet. Одно из достижений технологии Ethernet связано с использованием технологии коммутации. Коммутация значительно улучшает как общую производительность сети Ethernet, так и полосу пропускания, доступную для каждой станции, и сводит к минимуму влияние ошибок. Основное различие между совместно используемым медиа-концентратором и коммутатором Ethernet заключается в том, что каждый порт коммутатора Ethernet является собственным логическим сегментом.Устройство, подключенное к порту на коммутаторе Ethernet, имеет полную полосу пропускания 10 Мбит / с для самого себя, и ему не нужно бороться с другими устройствами за конфликты. Никакого специального оборудования не требуется на устройствах, которые подключаются к коммутатору Ethernet. Тот же сетевой интерфейс, который используется для концентраторов 10Base-T с общей средой, будет работать с коммутатором Ethernet. С точки зрения этого устройства, подключение к коммутируемому порту похоже на то, чтобы быть единственным компьютером в сегменте сети. Основным недостатком использования коммутаторов Ethernet является то, что они могут стоить в несколько раз дороже, чем общий медиацентр.

Коммутатор Ethernet часто используют для разделения большой сети на сегменты. Хотя можно подключить один компьютер к каждому порту на коммутаторе Ethernet, также можно подключить другие устройства, такие как общий медиа-концентратор Ethernet. Если ваша сеть достаточно велика, чтобы требовать нескольких концентраторов Ethernet, вы можете подключить каждый из этих концентраторов к порту коммутатора, чтобы каждый концентратор был отдельным сегментом Ethernet. Помните, что если вы просто каскадируете их напрямую, объединенная сеть представляет собой единый логический сегмент Ethernet.

Fast Ethernet

Хотя Ethernet традиционно является технологией 10 Мбит / с, теперь доступны более быстрые версии. В то время как разновидность 10 Мбит / с по-прежнему является наиболее распространенной, 100 Мбит / с Ethernet быстро завоевывают популярность. Для работы с такой скоростью вам потребуются сетевые карты и концентраторы, разработанные для 100Base-T, которые сейчас продаются многими поставщиками. Хотя они стоят больше, чем 10Base-T, они дают заметную разницу в производительности. Вы можете реализовать 100Base-T в небольшой сети по очень разумной цене, особенно если вы будете использовать неуправляемые концентраторы без коммутации.Даже если вы решите использовать концентраторы 10Base-T, подумайте о приобретении сетевых карт, которые могут работать со скоростью 10 или 100 бит / с. Карты 10 / 100Base-T стоят немного больше, чем карты со скоростью 10 Мбит / с, и дают вам гораздо больше гибкости для модернизации вашей сети в будущем. Большинство концентраторов 100Base-T автоматически определяют, какая карта, подключенная к каждому порту, — 10 или 100 Мбит / с, и работают соответственно. Для еще более высокой производительности вы можете приобрести концентраторы с коммутацией 100Base-T. Вы можете ожидать от такого устройства значительно более высокой производительности, но это также увеличит ваши расходы.

Гигабитный Ethernet

Эта развивающаяся технология Fast Ethernet работает на скорости 1000 Мбит / с. Все еще на ранних стадиях этот вариант Ethernet больше подходит для соединений между сетями, чем для соединения ПК и принтеров в локальной сети. Gigabit Ethernet не подходит для сетей небольших офисов.

Закупка оборудования

Когда вы будете готовы приобрести оборудование, необходимое для построения вашего Ethernet, вы скоро увидите множество поставщиков, каждый из которых предлагает широкий спектр продуктов.К счастью, у многих поставщиков есть линейки продуктов, специально ориентированные на клиентов из малого бизнеса, такие как серия OfficeConnect от 3Com, большинство продуктов Netgear от Bay Networks и продукты Intel InBusiness.

Цены на сетевое оборудование сильно различаются. Как правило, вы можете приобрести компоненты со значительными скидками ниже рекомендованной производителем розничной цены. Вот приблизительные уличные цены на некоторые товары, которые вам понадобятся для создания сети небольших офисов:

• Ethernet-карты 10Base-T: 30-50 долларов США за штуку
• 10 / 100Base-T Ethernet-карты: 45-120 долларов за штуку
• Неуправляемые Ethernet-концентраторы с общим медиа: 10-20 долларов за порт
• Коммутируемый концентратор Ethernet (10/100): 100–150 долларов за порт
• Концентратор Fast Ethernet: 40-75 долларов за порт

Вы можете приобрести большинство сетевых компонентов в местном компьютерном магазине, в каталогах по почте или через Интернет.Даже если вы покупаете на месте, проверьте веб-страницы производителей, чтобы узнать, какие модели предлагают необходимые функции и производительность, и проверьте цены на сайтах заказа онлайн-каталогов, таких как Data Communications Warehouse (http://www.warehouse.com/datacomm/). . Онлайн-заказ зачастую является наиболее привлекательным подходом. Цены низкие, ассортимент и доступность хорошие, и большинство из них предлагает варианты доставки на следующий день.

Сеть без магистрали

Один из ключей к проектированию сети для крупной организации — это создание методов для большого количества локальных сетей для соединения вместе, чтобы сформировать согласованную корпоративную сеть.Связи, связывающие корпоративные сети, включают такие компоненты, как концентраторы, маршрутизаторы и коммутаторы. Эти сети обычно имеют магистраль, которая соединяет каждую из отдельных локальных сетей, разбросанных по всей организации. Эта магистраль должна быть разработана для эффективного и надежного перемещения данных по сети. Магистральная сеть для корпоративной сети, вероятно, будет использовать оптоволоконные кабели с несколькими избыточными путями, соединяющими отдельные локальные сети.

Типы сетей, обслуживающих малый бизнес, основаны на гораздо более простом подходе.Нет необходимости в высокопроизводительных магистральных маршрутизаторах и коммутаторах, а также во всей сложности, необходимой для их внедрения и управления. Сети для малого бизнеса обычно могут полагаться на один концентратор Ethernet для соединения всего. В некоторых случаях несколько концентраторов могут быть объединены в стек или каскадно для достижения достаточного количества портов, если количество сетевых устройств превышает емкость одного концентратора.

Резюме

Рассмотрев различные варианты, мы можем дать следующие рекомендации для сети малых офисов:

• Используйте Ethernet вместо Token-Ring или ATM, если нет каких-либо необычных обстоятельств.
• Не используйте коаксиальный Ethernet типа «толстый» или «тонкий».
• Поддержка управления сетью обычно не требуется для небольших сетей.
• Используйте 100Base-T, если производительность является наивысшим приоритетом.
• Используйте 10Base-T, если экономия является наивысшим приоритетом.
• Используйте коммутируемый Ethernet для сегментации сети или повышения производительности настольного компьютера.
• Gigabit Ethernet пока не следует рассматривать как вариант для сети небольшого офиса.

Проблемы с сетевым кабелем

Большая часть реализации сети включает установку кабельной системы. Надежная кабельная система — хорошее вложение, которое не только удовлетворит ваши текущие сетевые потребности, но и прослужит вам в сети следующего поколения.

Все современные сети Ethernet следуют топологии «звезда», где каждое устройство в сети подключается собственным кабелем к концентратору или другому устройству. Если ваша сеть находится в одной комнате, вы можете просто использовать ответвительные кабели для подключения каждого устройства в вашей сети к концентратору.Если ваша сеть охватывает все здание, вам необходимо установить кабельную систему и назначить один или несколько центров коммутации для вашей сети. Кабели берут начало от каждого устройства в сети и заканчиваются в центре коммутации. Со стороны пользователя кабель будет оканчиваться настенной панелью, а в центре коммутации кабель будет оканчиваться разъемом на коммутационной панели. Чтобы гарантировать, что ваша сеть будет работать не только для ваших текущих потребностей, но и в будущем, обязательно используйте высококачественные кабели, соответствующие общепринятым стандартам.

В текущих условиях существует три основных варианта подключения компьютеров: медный провод, оптоволокно и беспроводные технологии.

Волоконная оптика очень хорошо работает в корпоративных сетях в качестве магистральной инфраструктуры. Волокно обеспечивает исключительную производительность для приложений с высокой пропускной способностью, а также является чрезвычайно надежным и безопасным. Волоконно не восприимчиво ко многим источникам помех, которые могут нанести серьезный ущерб кабельным системам на основе меди. Волокно также считается более безопасным, поскольку от него нельзя оторваться, если вы не разрежете и не соедините нити волокна — задача, которую практически невозможно выполнить без обнаружения.Если вам необходимо соединить несколько зданий в пределах корпоративного комплекса или академического городка, то волоконная оптика станет лучшим решением.

Хотя оптоволоконный кабель можно использовать для соединения ПК и принтеров в локальной сети, это регулярно делают только организации, у которых есть серьезные проблемы с безопасностью и приложениями с чрезвычайно большим объемом данных. Оптоволоконные сети дороги в реализации, а их установка и обслуживание требуют более высокого уровня знаний. В то время как мы можем достичь скорости 100 Мбит / с по медному кабелю, использование волоконной оптики для сети небольшого офиса редко бывает рентабельным.

Другая альтернатива LAN-коммуникациям связана с беспроводными технологиями. Установив беспроводной концентратор и передатчики на каждом компьютере, вы можете построить локальную сеть без прокладки кабелей. Стоимость беспроводного оборудования в некоторых случаях может быть меньше затрат на развертывание кабельной системы, особенно в зданиях, в которых отсутствуют подвесные потолки, кабельные лотки и естественные проходы, необходимые для легкой прокладки кабелей. Еще одно преимущество — возможность перемещать компьютеры без проблем с кабелями.Однако в большинстве случаев установка кабеля обходится дешевле, чем установка беспроводного оборудования. Беспроводные сети также предлагают меньшую производительность, чем кабельные альтернативы. Большинство беспроводных сетей на рынке сейчас работают со скоростью около 2 Мбит / с, что составляет примерно одну пятую пропускной способности, доступной через стандартный 10Base-T Ethernet, и гораздо меньшую часть 100Base-T. Беспроводные локальные сети по-прежнему подходят для той ниши, где проблемы с прокладкой кабелей затруднены и требуется мобильность. Но типичная сеть небольшого офиса лучше обслуживается традиционной медной кабельной системой.

Большинство локальных сетей построено на основе медных кабелей с неэкранированной витой парой (UTP). Эти кабели относительно недороги и могут поддерживать большое количество типов сетей. Большинство кабелей UTP включают четыре пары медных проводов, где пары отдельных проводов скручены вместе, а затем скручены четыре пары. От качества провода и количества витков зависят электрические характеристики кабеля. Правильно скрученный кабель будет менее подвержен помехам и будет поддерживать высокую скорость передачи данных.Текущий стандарт для кабелей передачи данных для сетей 10Base-T и 100Base-T относится к пятой категории. Некоторым установщикам кабеля доступны кабели категории пять плюс или шесть. Учитывая, что затраты на рабочую силу при установке намного выше, чем затраты на материалы для кабеля, используйте наивысший доступный сорт. Также убедитесь, что все разъемы, соединители и патч-шнуры самого высокого качества.

Следует ли устанавливать кабели самостоятельно или нанимать подрядчика? Чем меньше офисная сеть, тем соблазнительнее прокладывать кабели внутри дома вместо того, чтобы нанимать профессиональных монтажников.Это позволит немного сэкономить на затратах на установку, но важно убедиться, что все кабели установлены и протестированы в соответствии с профессиональными стандартами. Если ваша сеть умещается в комнате, то обычно не проблема подключить кабели между концентраторами. Но если ваша сеть охватывает несколько комнат, особенно если она распределена по нескольким этажам, серьезно подумайте о найме профессионального установщика кабелей. Убедитесь, что выбранный вами установщик кабеля имеет определенный опыт работы с сетями передачи данных.Общие электрики могут быть знакомы не со всеми требованиями. Опытный установщик кабелей передачи данных будет знать, какие типы кабелей следует использовать, будет использовать правильные разъемы и будет иметь оборудование для проверки способности кабельной системы соответствовать спецификациям.

Создание сетевых серверов и служб

В первой части главы мы сосредоточились на основных вопросах подключения. Теперь мы беремся за задачу создания полезных сетевых сервисов, которые помогут вашей организации более эффективно использовать свои компьютеры.Вот некоторые из функций, которые вы захотите встроить в свою сеть:

Файловые службы. Почти все компьютерные приложения нуждаются в хранении данных. В автономном компьютере локальный жесткий диск является основным запоминающим устройством. В сети можно настроить сервер для хранения данных таким образом, чтобы к ним мог делиться любой человек в организации. Файловые серверы — это сетевые компьютеры, которые специализируются на предоставлении общего хранилища данных. Через интерфейс, встроенный в сетевую операционную систему файлового сервера, сетевой администратор может создавать различные общие папки и контролировать доступ к ним.Файловый сервер обычно также предлагает личную папку для каждого пользователя. Данные, хранящиеся в этой папке, не будут видны другим пользователям сети. Также будут созданы общие папки, к которым смогут получить доступ несколько человек. Для каждой общей папки сетевой администратор определяет, кто может читать ее информацию и кому разрешено создавать или изменять ее. Все основные сетевые операционные системы предлагают сложную среду для управления доступом к информации, хранящейся на файловом сервере.

Услуги печати. Большинство организаций хотят иметь возможность печатать на одном лазерном принтере несколько человек. Гораздо эффективнее купить один или два высококлассных лазерных принтера, чем покупать недорогие принтеры для каждого отдельного компьютера. Большинство сетевых операционных систем включают возможность управления сетевой печатью.

веб-серверов. Учитывая тенденцию к веб-вычислениям, вы захотите подумать о создании веб-сервера для своей сети. Веб-системы обеспечивают эффективные способы обмена информацией либо в частной сети компании, либо за ее пределами через Интернет.

Серверы баз данных и других приложений. Многие предприятия имеют специализированные приложения, которые работают с сетевых серверов. Эти приложения могут работать в сочетании с системами реляционных баз данных или средами обработки транзакций и обычно являются проприетарными и отраслевыми. Вам нужно будет работать с поставщиками, которые разрабатывают ваши приложения, чтобы знать операционную систему, оборудование и другие требования.

серверов CD-ROM. Многие организации имеют информационные продукты на CD-ROM или DVD, которыми нужно поделиться.Возможность совместного использования CD-ROM может быть интегрирована в существующий файловый сервер или может быть установлен выделенный сервер.

Общая сетевая организация: одноранговая сеть против клиента / сервера

В сети компьютеры обычно рассматриваются как клиенты или серверы. Клиент использует сетевые службы, а сервер предоставляет их. Эти роли не являются взаимоисключающими, и некоторые компьютеры могут работать в одних случаях как клиенты, а в других — как серверы.

Сетевая модель клиент / сервер опирается на выделенные серверы, которые предоставляют услуги сетевым клиентам.Эта модель делает клиентов и серверы отдельными и разными. Серверы построены из более крупных и мощных компьютерных систем и предназначены для обеспечения сетевых функций. Клиенты полагаются на серверы и не предоставляют сетевые услуги другим компьютерам. Преимущество этого подхода заключается в возможности сконцентрировать ресурсы на серверных компьютерах, чтобы гарантировать, что они достаточно мощные, чтобы удовлетворять потребности многих пользователей, имели адекватные функции безопасности и были высоконадежными.

В одноранговой сети компьютеры могут выступать как в качестве клиентов, так и в качестве серверов.Такая сеть будет использовать невыделенные серверы, которые одновременно служат клиентскими компьютерами. Все современные настольные операционные системы, такие как Windows NT Workstation, Windows 95 и MacOS, поддерживают возможность предлагать различные сетевые службы в дополнение к обеспечению среды рабочего стола. Используя эти операционные системы, вы можете легко построить одноранговую сеть, в которой компьютеры могут функционировать как чей-то настольный компьютер и предлагать ресурсы, совместно используемые в сети. Лазерный принтер, подключенный к настольному компьютеру одного человека, можно определить как сетевой ресурс, совместно используемый всей рабочей группой.Папки на жестком диске могут быть общими, чтобы другие могли использовать их для хранения файлов, а любой настольный компьютер также может работать как веб-сервер.

Одноранговые сети могут быть экономичными, поскольку они устраняют необходимость в высокопроизводительных выделенных серверах. В небольших масштабах одноранговые сети относительно легко настроить. Но когда масштаб превышает несколько компьютеров, этот стиль сети может стать очень трудным в управлении и не обеспечивает общую вычислительную мощность для удовлетворения потребностей организации.Когда все общие папки находятся на централизованном файловом сервере, пользователям относительно легко узнать, где их искать, а процесс определения того, кто может и должен иметь доступ, управляем. Когда большое количество общих ресурсов расположено на локальных жестких дисках компьютеров, разбросанных по всей организации, матрица возможностей доступа и вариантов хранения становится чрезвычайно сложной.

В одноранговой сети также необходимо внимательно рассмотреть вопросы производительности.Вы должны быть уверены, что задействованные компьютеры обладают достаточной мощностью для нормальной работы как настольных компьютеров, так и совместно используемых сетевых ресурсов. Общая мощность компьютера должна быть достаточной для выполнения обеих функций, а конкурирующие задачи должны быть совместимы. Вы можете использовать один и тот же компьютер как для веб-сервера вашей компании, так и для рабочего места бухгалтерии. Но не удивляйтесь, если во время налогового сезона доступ к веб-серверу замедляется до обхода! Функции клиента и сервера можно комбинировать только в том случае, если нагрузка на один из них относительно невелика.

В действительности почти все сети имеют некоторые характеристики обоих организационных типов. Даже в крупных корпоративных сетях, где критически важные бизнес-функции выполняются с централизованно управляемых выделенных серверов, вероятно, будут некоторые настольные компьютеры, которые также будут работать как персональные веб-серверы, с папками, опубликованными для использования в небольшой рабочей группе, или с общими приводами CD-ROM или принтерами. . Такое одноранговое совместное использование ресурсов в корпоративных сетях часто является неофициальным и не санкционируется ИТ-отделом организации.

При рассмотрении базовой настройки сети малого бизнеса тщательно взвесьте два варианта. Только самые маленькие сети могут поддерживать чисто одноранговый подход. Чем больше вы полагаетесь на сеть для выполнения важных бизнес-функций, тем больше вам понадобится хотя бы один выделенный сервер, чтобы гарантировать быстрый и надежный доступ к сетевым ресурсам. Если ваша среда на момент запуска состоит из менее чем полдюжины компьютеров, то первоначальная схема сети в одноранговой модели может быть разумной, но планируйте добавление выделенного сервера по мере расширения сети.

Выбор сетевой операционной системы

Одним из наиболее важных вопросов проектирования для организации является выбор сетевой операционной системы (NOS). Этот выбор повлияет на сетевые протоколы нижнего уровня, которые вы будете использовать, способ администрирования серверов и способ взаимодействия пользователей с сетевыми службами. NOS формирует весь внешний вид сетевой среды. Рынок NOS очень зрелый. Доступные варианты, хотя и относительно немногочисленны, предлагают сложные функции, высокую надежность и относительно простую настройку и администрирование.

NOS — это программное обеспечение, которое работает на серверах и определяет, как ресурсы распределяются в сети. Он обеспечивает базовую операционную среду для сервера, так что он может хранить данные безопасным и надежным способом и одновременно удовлетворять запросы большого количества пользователей. Каждая ОСН, представленная сегодня на рынке, опирается на чрезвычайно сложные многозадачные многопользовательские операционные системы со множеством функций, предназначенных для оптимизации производительности, контроля доступа и обеспечения высокого уровня безопасности. NOS включает в себя набор инструментов, которые сетевой администратор использует для настройки ресурсов на сервере, а также утилит для клиентских компьютеров для доступа к этим ресурсам.Как минимум, NOS предлагает услуги хранения файлов и сетевой печати. Большинство из них также предлагают возможность запуска других специализированных сетевых приложений.

Текущий выбор NOS включает Novell NetWare, Microsoft Windows NT Server и различные системы на основе Unix.

Novell NetWare

Novell NetWare, разработанная в начале 1980-х годов как одна из первых сетевых операционных систем, продолжает оставаться крупным игроком. NetWare специализируется на файловых серверах и серверах печати. Сети Novell полагаются на набор основных низкоуровневых сетевых протоколов, называемых IPX / SPX (Internet Packet eXchange / Sequenced Packet Exchange).Эти протоколы хорошо работают как с сетями Ethernet, так и с сетями Token-Ring и поддерживаются почти всеми маршрутизаторами и другим сетевым оборудованием.

Несмотря на широкую поддержку, IPX / SPX сегодня лишен универсальной поддержки, которой обладает TCP / IP. Как протокол Интернета, TCP / IP быстро стал доминирующим протоколом и в локальных сетях. TCP / IP и IPX / SPX могут работать одновременно в сети. Многие организации используют IPX / SPX для файловых служб и служб печати и TCP / IP для веб-служб.Поскольку IPX / SPX не может маршрутизироваться через Интернет, наличие локальных служб, основанных на этих протоколах, делает их менее уязвимыми для внешних атак со стороны хакеров. NetWare развивается в направлении большей поддержки TCP / IP. Серверы NetWare могут использовать TCP / IP в дополнение к IPX / SPX и поддерживать службы в стиле Интернета, такие как веб-серверы и FTP-серверы. Через NetWare / IP файловые службы и службы печати могут работать через IP. В будущих версиях NetWare будет изначально использоваться TCP / IP, что позволит NetWare работать в сетях, которые вообще не поддерживают IPX / SPX.

Для доступа к серверу NetWare на компьютере должно быть установлено соответствующее программное обеспечение сетевого клиента. Novell предлагает клиентов, которые можно установить для всех основных операционных систем, включая Windows 95, Windows NT, Windows 3.x и MacOS. Microsoft включает свои собственные клиентские службы для NetWare в Windows 95 и Windows NT, так что эти компьютеры могут получать доступ к серверам NetWare без какого-либо дополнительного программного обеспечения.

Помимо файловых служб и служб печати, серверы NetWare поддерживают другие приложения в виде загружаемых модулей NetWare или NLM.По сравнению с Windows NT или Unix существует относительно немного приложений NLM. NetWare как файловый сервер лучше, чем как сервер приложений.

Одной из основных функций текущего поколения NetWare является NetWare Directory Services (NDS). Эта структура каталогов объединяет все сетевые ресурсы в иерархическую систему. С помощью NDS сетевой администратор определяет, к каким ресурсам каждый пользователь может получить доступ в сети. Novell предоставляет графическое приложение под названием NWAdmin, которое сетевой администратор использует для определения всех ресурсов в среде NDS.

NDS позволяет пользователям один раз войти в дерево NDS и получить доступ к различным ресурсам, даже если они физически разбросаны по разным серверам. Предыдущие версии NetWare полагались на базу данных, называемую Bindery, которая определяла доступ к ресурсам на каждом отдельном сервере, и пользователям нужно было регистрироваться отдельно на каждом сервере, чтобы получить доступ к его ресурсам.

NetWare имеет репутацию чрезвычайно стабильной и надежной. После правильной настройки сервер NetWare будет работать практически бесконечно без сбоев (или ABEND в терминологии Novell).

Novell NetWare изначально была разработана для малых и средних предприятий еще тогда, когда критически важные функции выполнялись на мэйнфреймах. Со временем использование систем мэйнфреймов уменьшилось, и NetWare эволюционировала до точки, в которой она могла легко поддерживать корпоративные сети. Сегодня NetWare обычно ассоциируется с большими сетями. С помощью NDS организации могут иметь десятки или сотни серверов NetWare, поддерживающих тысячи пользователей.

Novell продолжает ухаживать за сетями малых офисов.IntranetWare — это набор продуктов, который включает базовую операционную систему NetWare 4.11 и ряд приложений, которые Novell когда-то продавала отдельно. IntranetWare включает в себя веб-сервер, FTP-сервер, NetWare / IP, Novell Muitiprotocol Router и приложения GroupWise для электронной почты и групповых календарей. IntranetWare для малого бизнеса — это специально сконфигурированная версия этого набора приложений, предназначенная для простой установки и администрирования. IntranetWare for Small Business намного проще установить, чем обычную версию, с помощью набора мастеров, которые направляют процесс установки.См. Http://www.novell.com/intranetware/products/smallbiz/ для получения более подробной информации.

Сервер Microsoft Windows NT

Windows NT неуклонно растет, чтобы бросить вызов позиции NetWare как доминирующей NOS. Он предлагает файловые службы и службы печати и выделяется в качестве сервера сетевых приложений. Microsoft предлагает версии Windows NT как для серверов, так и для рабочих станций. Хотя эти продукты имеют много общего, NT Server оптимизирован для работы в качестве высокопроизводительного сетевого сервера и включает в себя многие функции безопасности, которых нет в NT Workstation.

Windows NT использует набор сетевых протоколов более высокого уровня, называемых блоком сообщений сервера (SMB), которые работают с протоколами нижнего уровня NetBIOS или TCP / IP. Windows NT можно легко настроить для работы в чистой среде TCP / IP.

NT стала очень популярной платформой для сетевых приложений. Все программы, написанные для DOS, 16-битной Windows или 32-битной Windows, работают под Windows NT. Приложения могут быть написаны для работы в качестве собственной службы NT для полной интеграции в эту среду.

Microsoft предлагает пакет под названием Microsoft BackOffice для малого бизнеса, предназначенный для сетевых нужд организаций с менее чем 25 пользователями. Этот продукт включает в себя Windows NT Server, а также Microsoft Internet Information Server для веб-служб, сервер Microsoft Exchange для поддержки электронной почты и сервер Microsoft SQL для приложений баз данных.

Сеть Windows NT использует концепцию доменов, чтобы связать сеть вместе. Несколько компьютеров могут быть частью домена, и несколько доменов могут существовать в сети.NT версии 5.0 будет иметь более продвинутый подход к организации сети, который называется Active Directory. Хотя система доменов Microsoft обычно считается менее продвинутой, чем архитектура Novell NDS, она определенно подходит для нужд сети малого бизнеса. И Novell, и Microsoft яростно спорили о том, какой подход к сетевым службам лучше, но любой из этих методов легко справился бы с задачей организации рассматриваемых здесь небольших сетей.

Серверы

NT относительно просты в установке и администрировании.Любой продвинутый пользователь, знакомый с Windows 95 или NT Workstation, должен иметь возможность изучить основы NT server, приложив немного усилий. Все инструменты для управления NT-сервером представляют собой простые в использовании графические приложения.

Unix

Третья основная альтернатива NOS состоит из различных разновидностей Unix, включая Solaris от Sun Microsystems. Если ваша компания использует в основном ПК, Unix не предлагает полный набор услуг NetWare и NT. Системы Unix хорошо работают в качестве серверов сетевых приложений и широко используются в качестве веб-серверов и серверов баз данных.Многие высокопроизводительные клиент-серверные приложения полагаются на Unix в качестве своего сервера.

Unix плохо работает как файловый сервер для ПК. Собственные средства для обмена файлами с серверами Unix включают использование NFS или DFS, которые не поставляются ни с одной из операционных систем Windows или Macintosh. Хотя клиенты NFS и DFS могут быть добавлены к ПК через сторонние приложения, это может быть дорогостоящим.

Unix имеет репутацию более сложной в установке и поддержке, чем NetWare или NT.Но многие люди имеют опыт работы с Unix. Linux, бесплатная версия Unix, стала чрезвычайно популярной, и многие люди, заинтересованные в развитии своих компьютерных навыков, использовали эту операционную систему, чтобы получить опыт работы с Unix.

Большинству малых предприятий следует рассмотреть возможность использования Unix только в том случае, если у них есть отраслевые приложения, которые этого требуют. Серверы Unix, как правило, используются в дополнение к NOS, например NetWare и Windows NT, а не вместо них. В корпоративной сети файловые службы и службы печати могут управляться через NetWare или NT, в то время как веб-серверы и серверы баз данных организации будут основаны на серверах Unix.В небольшой сети есть огромное преимущество запускать серверы приложений в той же операционной среде, что и файловые серверы, чтобы избежать дополнительных накладных расходов на системное администрирование.

Аппаратное обеспечение сетевого сервера

После того, как вы решили, как организовать вашу сеть, и выбрали NOS, вам нужно выбрать оборудование для вашего сетевого сервера. Ваша организация будет зависеть от этой системы для выполнения критически важных бизнес-функций, и вы хотите быть уверены, что она обеспечивает адекватную производительность и надежность, не нарушая при этом вашего бюджета.На сетевой сервер можно потратить десятки тысяч долларов, но в небольшой сети, скорее всего, будет достаточно более скромных вложений. Вот важные моменты, которые следует учитывать:

Выберите компьютер серверного класса. Хотя настольные компьютеры менее дороги, им не хватает некоторых функций, необходимых для постоянной работы сервера.

Тип процессора. В небольших сетях почти всегда используются серверы на базе Pentium. Если ваша организация отдает предпочтение компьютерам Macintosh, то сервер на базе PowerPC будет хорошо работать как сервер AppleShare, но он не будет работать под управлением Windows NT или NetWare.В то время как более ранние версии NT работали на PowerPC, Microsoft больше не разрабатывает новые версии NT для этой платформы. Существуют также процессорные системы RISC на выбор, например Sun UltraSPARC. Хотя существуют версии NT, которые будут работать на этой платформе, в большинстве сред малого бизнеса останется архитектура Intel, поскольку она проще и привычнее.

Скорость процессора. Выберите самый быстрый процессор, который вы можете себе позволить. Более быстрые процессоры появляются на рынке все чаще.Основной компромисс между ценой и производительностью. Покупка сервера на базе новейшего и самого быстрого процессора обойдется вашей компании значительно дороже, чем предыдущее поколение. Если бюджет вашей сети ограничен, то покупка второго по скорости класса процессоров может обеспечить значительную экономию. В противном случае покупка самого быстрого доступного процессора увеличит ваши вложения, позволив вам использовать этот сервер в течение более длительного времени, прежде чем он станет недостаточно мощным.

Количество процессоров.Одной из отличительных черт компьютеров серверного класса является возможность поддержки нескольких процессоров. Усовершенствованные операционные системы, такие как NetWare, Windows NT Server и Solaris, могут выполнять вычислительные задачи быстрее, используя несколько процессоров за счет симметричной многопроцессорной обработки. Количество процессоров, необходимых серверу, зависит от количества поддерживаемых им пользователей и интенсивности работы. В больших сетях, обслуживающих тысячи пользователей, файловые серверы нередко оснащаются четырьмя или более процессорами.Для приложений среднего размера один высокопроизводительный процессор будет обрабатывать 25 пользователей с адекватной производительностью. Как правило, большинство сетей малого бизнеса могут легко полагаться на однопроцессорный сервер. Обычная конфигурация, доступная от многих поставщиков компьютеров, — это двухпроцессорные системы, которые поставляются с установленным только одним процессором. Это позволяет вам работать с одним процессором сейчас и добавить второй процессор позже.

Память. ОС процветает в системе с большим объемом памяти.Серверы полагаются на память не только для запуска приложений, но и для кэширования данных. Для NetWare или NT установите не менее 64 МБ памяти для базового файлового сервера, и даже больше, если вы будете запускать и другие приложения. Добавление памяти — один из наиболее экономичных способов повышения производительности сервера. По мере того, как ваша сеть работает с течением времени, внимательно следите за тем, как она использует память, и добавляйте больше, если система становится ограниченной.

Дисковая архитектура. В то время как диски IDE доминируют в большинстве настольных компьютеров, диски SCSI доминируют в компьютерах серверного класса благодаря своей превосходной производительности.Архитектура SCSI позволяет относительно легко добавлять приводы или другие устройства хранения, такие как ленточные накопители и CD-ROM.

Дисковая система вашего файлового сервера является чрезвычайно важным устройством, поскольку она содержит один из самых ценных активов вашей организации — данные. Необходимо принять все разумные меры, чтобы гарантировать, что данные не могут быть потеряны в случае отказа оборудования, отключения электроэнергии, сбоя программного обеспечения или ошибки человека. Одним из вариантов дискового хранилища на файловом сервере является использование RAID (избыточный массив недорогих устройств).В системах хранения на основе RAID используется несколько дисков SCSI, сконфигурированных таким образом, что даже в случае выхода из строя одного диска системы хранения продолжают работать без потери данных. Чтобы достичь этой способности выдерживать отказы оборудования, в системе RAID будет больше физических дисков, чем объем доступного хранилища. Значительная часть пространства на дисках хранит информацию о четности, которую можно использовать для восстановления данных на других дисках в случае сбоя. Когда диск выходит из строя, данные извлекаются из четности, а когда отказавший диск заменяется, его данные восстанавливаются.Большинство RAID-систем также будут включать в себя резервные источники питания и программное обеспечение для настройки и мониторинга системы. Большинство полагается на специализированный контроллер диска. Системы RAID стоят значительно дороже, чем необработанные дисковые хранилища. Факторами, которые будут мотивировать организацию использовать RAID, будут стоимость потери данных и влияние простоя. Если природа вашей среды такова, что вы можете жить с худшим сценарием потери однодневных или части дневных данных, то в хранилище на основе RAID может не оказаться необходимости.Опять же, малым сетям меньше всего требуется промышленное решение для хранения данных на основе RAID.

Резервное копирование данных. Обычной практикой в ​​сетях передачи данных является регулярное копирование всех данных. Большинство сетей используют ленту в качестве носителя для резервного копирования, но такие устройства, как оптические приводы и приводы Jaz, могут быть эффективными, особенно для небольших сетей. Выполняйте резервное копирование данных через разумные промежутки времени, но делайте это часто. Стандартный подход — резервное копирование всех данных раз в неделю, а всех новых и измененных файлов — ежедневно.Эта стратегия гарантирует, что в случае серьезного сбоя данные будут потеряны не более чем за один день. Если природа вашей сети такова, что даже эта степень уязвимости слишком высока, увеличьте частоту инкрементного резервного копирования до нескольких раз в день или приобретите решение для хранения RAID.

Существует множество вариантов типов носителей, которые вы можете использовать для резервного копирования, и способов их интеграции в вашу сеть. Наиболее распространенным носителем для архивирования данных для резервных копий является 8-миллиметровая лента.Большинство 8-миллиметровых ленточных накопителей являются устройствами SCSI и могут быть интегрированы в сам файловый сервер или приобретены как отдельное периферийное устройство.

Правильное программное обеспечение для резервного копирования данных так же важно, как и правильное оборудование. Хотя можно выполнять задачи резервного копирования вручную, автоматизация процесса крайне желательна. Последствия того, что вы забыли выполнить резервное копирование, могут быть довольно высокими. На рынке существует несколько автоматизированных систем резервного копирования, и часто в программное обеспечение этого типа входит ленточный накопитель.Вот некоторые из функций, которые следует искать в системе резервного копирования:

• Возможность автоматического планирования полного и инкрементного резервного копирования.
• Отчеты обо всех операциях резервного копирования и уведомление о любых неудачных или незавершенных задачах.
• Проверка архивных данных.
• Сжатие архивных данных.
• Поддержка всех типов файлов.
• Возможность архивировать файлы, которые активно используются.
• Отслеживание всех заархивированных файлов.
• Возможность выборочного восстановления файлов.
• Возможность резервного копирования файлов на нескольких серверах и на нескольких типах серверов (NetWare, NT, Unix).
• Возможность резервного копирования файлов на клиентских рабочих станциях.

Проблемы с подключением

Почти все сети, даже небольшие, должны быть подключены к внешнему миру. Подключение к Интернету — самая распространенная потребность. Если вы являетесь филиалом более крупной компании, вам может потребоваться возможность подключения к сети родительской организации.

Подключение к внешним сетям — одна из самых сложных частей проектирования и реализации сети. Большинство небольших сетей избегают сложностей работы с маршрутизаторами для своей локальной сети, но для соединения с внешним миром будет задействован какой-либо тип устройства маршрутизации. К счастью, существуют относительно простые устройства, специально разработанные для небольших сетей.

Большинство небольших организаций, которым необходимо подключиться к внешним сетям, смогут получить помощь от группы, которая управляет целевой сетью.Чтобы подключиться к Интернету, вам необходимо обратиться к поставщику услуг Интернета (ISP), который проведет вас через весь процесс. Если вы подключаетесь к сети домашнего офиса своей компании, вероятно, на борту также будут сотрудники по передаче данных, которые могут помочь.

Одним из наиболее сложных аспектов реализации внешнего подключения является определение скорости установки ссылки и используемых технологий. Задача состоит в том, чтобы приобрести пропускную способность, достаточную для обеспечения адекватной производительности при минимально разумных затратах.Затраты на подключение могут варьироваться от 30 до 20 000 долларов в месяц, поэтому вы хотите выбрать наилучшее соотношение цены и качества для уровня использования вашей организации.

На низком уровне рынка вы можете положиться на коммутируемый доступ к одному компьютеру. При таком подходе вы просто устанавливаете модем на каждый компьютер и используете обычные аналоговые телефонные линии для подключения к Интернет-провайдеру. Главный недостаток этого подхода заключается в конкуренции за телефонные линии между голосом и данными, а также в совокупной стоимости всех дополнительных телефонных линий, которые в конечном итоге будут выделены для использования модема.Эта модель доступа, хотя и обычна для офиса, состоящего из одного или двух человек, в целом неэффективна для большинства малых предприятий, в которых работает не менее дюжины сотрудников. Основным ограничением этого подхода является то, что он не поддерживает возможность предоставления услуг в Интернете. Если вы хотите иметь веб-сервер или другой ресурс, к которому можно получить доступ в Интернете, вам потребуется постоянное выделенное соединение.

Более функциональная модель подключения к Интернету предполагает установление связи между вашей локальной сетью и Интернетом, а не предоставление доступа в Интернет для отдельных компьютеров.Чтобы включить эту модель подключения, вы должны использовать устройство, называемое маршрутизатором. В больших сетях есть сложные маршрутизаторы, которые управляют множеством внутренних и внешних подключений. Такой маршрутизатор может легко стоить 20000 долларов, и для его программирования требуется опытный сетевой инженер. В небольших сетях обычно используются гораздо более простые, уменьшенные в масштабе устройства, называемые маршрутизаторами доступа. Маршрутизатор доступа будет иметь порт Ethernet, который подключается к вашей локальной сети, и другой порт, который подключается к каналу с вашим интернет-провайдером и оснащен упрощенным программным обеспечением маршрутизации, которое можно легко настроить.

Маршрутизаторы

— это устройства, которые помогают эффективно подключаться к сети. Ранее мы отмечали, что сети передают информацию пакетами. Маршрутизатор проверяет каждый пакет в сети и принимает решение о наиболее быстром способе доставки его к месту назначения. Маршрутизаторы зависят от протокола — для IP, IPX и т.п. могут быть установлены разные правила маршрутизации. Для доступа в Интернет все, что необходимо — это IP-маршрутизация. Даже если вы используете IPX в своей локальной сети, вы можете использовать маршрутизатор доступа только по IP, если ваши рабочие станции поддерживают его.Маршрутизатор проверяет каждый IP-пакет, и, если адрес назначения не попадает в локальную сеть, он пересылается провайдеру.

Мир подключения к Интернету быстро меняется. До недавнего времени преобладали стандартные каналы передачи данных, такие как ISDN и Frame Relay, но появляются новые методы, такие как кабельные модемы. Чтобы сделать выбор для вашей организации, вам нужно будет изучить все варианты, доступные в вашем регионе.

Один из очень популярных подходов для подключения небольшой сети к Интернету или сети домашнего офиса включает использование телефонных цепей ISDN.ISDN поддерживает как голос, так и данные, и полагается на цифровую связь (стандартная телефонная связь является аналоговой). Линия ISDN с базовой скоростью состоит из двух каналов передачи данных (D) по 64 кбит / с каждый и дельта-канала (D) со скоростью 16 кбит / с, который управляет цепью. Большинство маршрутизаторов доступа ISDN могут объединять два B-канала в один поток данных со скоростью 128 Кбит / с. ISDN также позволяет использовать один канал для голосовых вызовов, в то время как другой передает данные. ISDN может быть относительно недорогим способом достижения выделенного постоянного доступа в Интернет, но цены на ISDN варьируются в зависимости от географического региона.Большинство, но не все области, устанавливают ISDN по фиксированной ежемесячной ставке и не включают поминутную плату за доступ. Если вам придется платить за каждую минуту доступа, то ISDN, вероятно, будет нерентабельным, и вам нужно будет рассмотреть альтернативы. Опять же, большинство, но не все интернет-провайдеры поддерживают ISDN.

Frame Relay также используется во многих сетях малого бизнеса. Используя Frame Relay, вы приобретаете телефонную цепь, которая подключается к сети телефонной компании, которая, в свою очередь, подключается к вашему провайдеру услуг.Параметры для ретрансляции кадров начинаются со скорости примерно 64 Кбит / с, а каналы со скоростью 256 Кбит / с довольно распространены для малых и средних сетей. Организации с более серьезными потребностями в подключении могут рассмотреть возможность использования каналов T1 или Fractional T1. В очень больших сетях могут быть каналы OC3 или OC12 с Интернетом, но эти возможности намного превосходят потребности сети малого бизнеса.

Единственный подходящий протокол для подключения вашей сети к Интернету — TCP / IP. Никакой другой протокол не маршрутизируется в Интернете.С помощью таких схем, как IP-туннелирование, вы можете подключать LAN NetWare на основе IPX через Интернет, но это относительно редкая практика.

При подключении к сети домашнего офиса у вас есть опции для маршрутизации других протоколов. Если вы являетесь частью организации, использующей NetWare, то вполне вероятно, что вы захотите реализовать возможность маршрутизации IPX при установке соединения с этой сетью. Большинство маршрутизаторов среднего уровня предлагают возможность маршрутизации IPX, но это может быть дополнительной функцией.Большинство маршрутизаторов доступа начального уровня не маршрутизируют IPX. Вам нужно будет работать с вашим сетевым администратором, чтобы правильно настроить маршрутизатор для управления трафиком между вашими сетями. То, как вы назначаете сетевые IP-адреса и сетевые номера IPX, чрезвычайно важно, если вы планируете подключить свою сеть к внешним сетям. В большинстве случаев в большей сети будут назначены различные сетевые адреса, которые вы должны использовать. Аналогичные соображения справедливы, если вы используете протокол AppleTalk с компьютерами MacOS.

Клиентские компьютеры

Чтобы иметь работающую сеть, настольные компьютеры в вашей организации должны быть подключены и настроены для использования в сети. Ранее мы отмечали проблемы, связанные с установкой сетевой карты на каждый компьютер и физическим подключением к сети.

Чем более современная операционная система на вашем настольном компьютере, тем меньше вам нужно беспокоиться о сетевом программном обеспечении. И Windows 95, и Windows NT имеют множество встроенных сетевых возможностей.В Windows 3.x вам потребуется установить сетевое программное обеспечение как для IPX, так и для TCP / IP.

В среде NetWare вам может потребоваться установить клиент Novell, а не полагаться на поддержку NetWare, встроенную в Windows 95 или Windows NT. Клиент Novell предлагает множество функций, которых нет в текущей версии Microsoft, включая поддержку NDS.

Настольные компьютеры в вашей сети должны быть оснащены веб-браузерами и другим программным обеспечением для сетевых клиентов. Как веб-браузеры, Microsoft Internet Explorer и Netscape Communicator предлагают отличные функции.Выбор между этими двумя вариантами в значительной степени дело вкуса, хотя могут быть некоторые среды, в которых один работает лучше, чем другой.

При проектировании сети хорошо проводите инвентаризацию клиентских компьютеров в сети. Внимательно следите за адресами Ethernet и IP-адресами, которые вы назначили каждой системе. Это будет ценная информация, если у вас возникнут проблемы и вам потребуется устранить неполадки в сети.

Ресурсы поставщиков для сети малого бизнеса

Среды малого и домашнего офиса составляют значительную часть сетевого рынка, и поставщики все чаще предлагают линейки продуктов и услуг для этих покупателей.Некоторые сетевые компании выделяют часть своих веб-сайтов на сетевые потребности малого бизнеса:

Домашняя страница Intel для малого бизнеса: (http://www.intel.com/businesscomputing/small/index.htm). Обратите особое внимание на страницы, озаглавленные «Как подключение к Интернету помогает вашему растущему бизнесу» (http://www.intel.com/businesscomputing/small/running/getcon.htm).

Раздел малого бизнеса Microsoft можно найти по адресу http://www.microsoft.com/smallbiz. Microsoft BackOffice Small Office Server включает набор приложений, созданных для нужд малого бизнеса.

Cisco, компания, наиболее известная своими продуктами для крупных организаций и интернет-провайдеров, также предлагает набор продуктов, предназначенных для подключения небольших офисных сетей к Интернету и другим внешним сетям. См. Раздел «Решения Cisco для малого офиса / домашнего офиса» по адресу http://www.cisco.com/warp/public/779/smoff.html.

3Com Corp. предлагает ряд продуктов для рынка малых офисов. В разделе «Системы малого бизнеса» (http://www.3com.com/products/sbs.html) описаны продукты, текущие рекламные акции и общая информация о сетевых проблемах для таких сетей.

В то время как Bay Networks специализируется на решениях для корпоративных сетей, ее дочерняя компания Netgear специализируется почти исключительно на сетевых продуктах для малого офиса и дома. http://netgear.baynetworks.com/

Novell нацелена на сети малых офисов с помощью своего пакета NetWare for Small Business. Чтобы узнать больше об этом пакете и других продуктах Novell, предназначенных для малых сетей, см .: http://www.novell.com/intranetware/products/smallbiz/

Рейтинг белков: от локальной к глобальной структуре в сети сходства белков

Аннотация

Биологи регулярно ищут в базах данных последовательностей ДНК или белков эволюционные или функциональные связи с заданной последовательностью запросов.Мы описываем алгоритм ранжирования, который использует всю сетевую структуру отношений сходства между белками в базе данных последовательностей, выполняя операцию распространения в предварительно вычисленной, взвешенной сети. Результирующий алгоритм ранжирования, оцениваемый с помощью созданной человеком базы данных белковых структур, является эффективным и обеспечивает значительно лучший ранжирование, чем алгоритм поиска в локальной сети, такой как psi-blast.

Парное сравнение последовательностей — наиболее широко используемое приложение биоинформатики.Незначительное сходство последовательностей часто подразумевает структурные, функциональные и эволюционные отношения между последовательностями белков и ДНК. Следовательно, практически каждый молекулярный биолог, работающий сегодня, провел поиск в онлайн-базе данных биопоследовательностей. Этот процесс поиска аналогичен поиску во всемирной паутине с помощью такой поисковой системы, как Google: пользователь вводит запрос (биологическую последовательность, слово или фразу) в веб-форму. Затем поисковая машина сравнивает запрос с каждой записью в базе данных и возвращает пользователю ранжированный список с наиболее релевантной или наиболее похожей записью в базе данных вверху списка.

Всемирная паутина состоит из сети документов, связанных друг с другом посредством гипертекстовых ссылок. База данных последовательностей белков также может быть представлена ​​в виде сети, в которой края могут представлять функциональное, структурное или сходство последовательностей. Две белковые последовательности считаются подобными, если они содержат подпоследовательности, которые имеют больше сходных аминокислот, чем можно было бы ожидать случайно. Мы называем сеть сходства последовательностей сетью сходства белков.

Ранние алгоритмы обнаружения сходства последовательностей вообще не использовали структуру сети сходства белков, а вместо этого фокусировались на точном определении отдельных краев сети (1–3). В последующей работе использовались статистические модели, основанные на множественных сопоставлениях, для моделирования локальной структуры сети (4, 5) и для выполнения локального поиска в сети сходства белков с использованием коротких путей (6), средней или однократной оценки входящих ребер. (7, 8) и итерационный поиск на основе моделей (9, 10).Популярный алгоритм psi-blast (11) попадает в последнюю категорию: psi-blast строит основанную на выравнивании статистическую модель локальной области сети сходства белков, а затем итеративно собирает дополнительные последовательности из базы данных для добавления к выравниванию.

Важнейшим нововведением, которое привело к успеху поисковой системы Google, является ее способность использовать глобальную структуру, выводя ее из локальной структуры гиперссылок в Интернете. Алгоритм рейтинга страниц Google (12) моделирует поведение случайного пользователя сети, который нажимает на последовательные ссылки в случайном порядке, а также периодически переходит на случайную страницу.Веб-страницы ранжируются в соответствии с распределением вероятностей результирующего случайного блуждания. Эмпирические результаты показывают, что pagerank превосходит наивный метод локального ранжирования, при котором страницы просто ранжируются в соответствии с количеством входящих гиперссылок.

Мы демонстрируем, что аналогичное преимущество может быть получено путем включения информации о глобальной сетевой структуре в алгоритм поиска в базе данных последовательностей белков. В отличие от итеративных методов поиска в базе данных белков, таких как psi-blast, которые вычисляют локальную структуру сети подобия белков на лету, алгоритм rankprop начинается с предварительно вычисленной сети подобия белков, определенной для всей базы данных белков.Запросы к базе данных состоят из добавления последовательности запроса в сеть подобия белков и последующего распространения информации о связях за пределы последовательности запроса. После распространения белки базы данных ранжируются в соответствии с объемом информации о связях, полученной ими в результате запроса. Этот алгоритм ранжирует данные по внутренней кластерной структуре (13, 14) сети. Мы оцениваем результат rankprop с помощью золотого стандарта на основе трехмерной структуры, измеряя степень, в которой известные гомологи встречаются выше негомологов в ранжированном списке.Наши эксперименты показывают, что рейтинг rankprop превосходит рейтинг, вызванный прямыми ссылками в исходной сети.

Сеть сходства белков представляет степень сходства между белками путем присвоения веса каждому краю. Степень сходства между двумя последовательностями обычно выражается в значении E , которое представляет собой ожидаемое количество раз, когда эта степень сходства последовательностей будет встречаться в случайной базе данных заданного размера. При использовании схемы взвешивания, которая является функцией значения E , ребру, соединяющему две одинаковые последовательности, присваивается большой вес, и , наоборот, .

Чтобы учесть веса ребер, алгоритм rankprop использует недавно описанные методы распространения (15) из области машинного обучения, которые тесно связаны с расширяющимися активационными сетями экспериментальной психологии (16, 17). rankprop принимает в качестве входных данных взвешенную сеть по данным с одним узлом сети, обозначенным как запрос. В задаче ранжирования белков края сети определяются с помощью пси-взрыва. Запросу присваивается оценка, и эта оценка постоянно накачивается до оставшихся точек с помощью взвешенной сети.Во время процесса диффузии белок P перекачивает своим соседям в момент времени t линейную комбинацию оценок, которые P получил от своих соседей в момент времени t -1, взвешенных по силе границ между ними. Процесс распространения продолжается до схождения, и баллы ранжируются в соответствии с полученными баллами. Алгоритм rankprop формально описан на рис. 1. Этот алгоритм доказуемо сходится, и можно найти точное решение в закрытой форме (см. Вспомогательная информация , опубликованная на веб-сайте PNAS).

Рисунок 1.

Алгоритм rankprop. Дан набор объектов (в данном случае белков) X = x
_1, …, x _м , пусть x
₁ будет запросом и x
_2, …, x _м — база данных (цели), которую мы хотели бы ранжировать.Пусть K будет матрицей сходства объект-объект, т. Е. K _ij дает оценку сходства между x _i и x _j , при этом K нормализовано так, чтобы для всех i . Для вычислительной эффективности мы установили K
_1
i = К _i
1 для всех и , так что мы можем вычислить веса, связанные с запросом, используя одно выполнение psi-blast.Пусть y
_я
, i = 2, …, m , будет начальным «баллом» ранжирования цели. На практике для повышения эффективности алгоритм завершается после фиксированного числа I итераций, и y _i ( I ) используется в качестве приближения. Параметр α ∈ [0,1] устанавливается пользователем априори . При α = 0 глобальная структура не найдена, и выходом алгоритма является просто ранжирование в соответствии с исходной метрикой расстояния.В этих экспериментах используется α = 0,95, ища четкую кластерную структуру в данных.

Методы

Мы проверили качество ранжирования белков, полученного методом rankprop, используя аннотированную человеком базу данных трехмерных структурных доменов белков SCOP в качестве золотого стандарта (18). SCOP использовался как золотой стандарт во многих предыдущих исследованиях (19–21). Последовательности были извлечены из базы данных версии 1.59, очищенной с помощью веб-сайта http: // astral.berkeley.edu, так что ни одна пара последовательностей не имеет идентичности более 95%. Для целей выбора параметра rankprop σ полученная коллекция из 7 329 доменов SCOP была разделена на две части: 379 суперсемейств (4071 белок) для обучения и 332 (2 899 белков) для тестирования. Обратите внимание, что последовательности обучения и тестирования никогда не происходят из одного и того же суперсемейства. База данных SCOP иерархически организована по классам, сверткам, надсемействам и семействам. Для целей этого эксперимента предполагается, что два домена из одного суперсемейства гомологичны, а два домена из разных складок не связаны.Для пар белков в одной и той же складке, но разных суперсемейств их взаимосвязь не определена, и поэтому эти пары не используются при оценке алгоритма.

Три сети сходства белков были рассчитаны с использованием алгоритмов взрыва и пси-взрыва (версия 2.2.2). Две сети были определены путем применения blast и psi-blast к базе данных, состоящей только из 7 329 доменов SCOP. Дополнительная сеть была создана путем применения psi-blast к более крупной базе данных, которая также включала все 101 602 белка из swiss-prot (версия 40).В каждом случае программы запускались с использованием параметров по умолчанию, включая матрицу blosum 62, но с пороговым значением E для отчетов о результатах равным 10 000. psi-blast было разрешено выполнить максимум шесть итераций, что, как показывает предыдущая работа, достаточно для хорошей производительности (21), с использованием порогового значения по умолчанию E для включения в модель 0,005. Каждая из этих сетей вызывает ранжирование по каждой последовательности запросов.

Наконец, мы применили функцию rankprop к более широкой сети сходства белков пси-бласта.В сети K , используемой rankprop, вес K _ij , связанный с направленным ребром от белка i к белку j , равен exp (- S _j ( i ) / σ), где S _j ( i ) — значение E , присвоенное белку i по запросу j . Значение σ = 100 выбирается с помощью обучающего набора (см. Вспомогательную информацию). Для эффективности количество исходящих ребер от каждого узла ограничено 1000, если количество целевых последовательностей со значениями E <0.05 превышает 1000. Для каждого запроса функция rankprop выполняется в течение 20 итераций, что приближает алгоритм к сходимости (см. Вспомогательную информацию).

Мы измеряем эффективность алгоритма поиска в базе данных белков, используя модифицированную версию оценки рабочих характеристик приемника (ROC) (22). Оценка ROC — это площадь под кривой, которая отображает частоту ложноположительных результатов по сравнению с частотой истинно-положительных результатов для различных пороговых значений классификации. Таким образом, оценка ROC измеряет для одного запроса качество всего ранжирования, созданного алгоритмом.На практике важна только вершина этого рейтинга. Поэтому мы вычисляем оценку ROC ₅₀ (23), которая представляет собой площадь под кривой ROC до первых 50 ложноположительных результатов. Значение 1 означает, что алгоритм успешно присваивает всем истинным отношениям более высокие баллы, чем ложным отношениям. Для случайного ранжирования этих данных ожидаемая оценка ROC ₅₀ близка к 0, поскольку большинство последовательностей не связаны с запросом.

Результаты

Результаты экспериментов, представленные на рис.2, показывают относительные улучшения, предлагаемые различными алгоритмами. Даже при использовании небольшой базы данных SCOP сеть подобия белков psi-blast значительно улучшается по сравнению с сетью, созданной с использованием более простого алгоритма blast: psi-blast дает лучшую производительность, чем blast для 51,3% тестовых запросов, и худшую производительность только для 8,2%. запросов. psi-blast выигрывает от наличия более крупной базы данных последовательностей: увеличение размера базы данных путем добавления базы данных SWISS-PROT дает дополнительное улучшение той же величины (50.9% и 11,4% соответственно). Наконец, запуск rankprop в более крупной сети подобия белков, определяемой psi-blast, дает улучшенные рейтинги для 55,3% запросов и снижает производительность только на 9,7%. Все эти различия статистически значимы при P = 0,01 в соответствии с критерием знакового ранга Вилкоксона. Сравнение оценок ROC psi-blast и rankprop по запросам показано на рис.3, а диаграмма, показывающая, как rankprop успешно повторно ранжирует гомологи одного запроса, показана на рис.4.

Рис. 2.

Относительная производительность алгоритмов ранжирования белков. На графике показано общее количество SCOP-запросов тестового набора, для которых данный метод превышает пороговое значение ROC ₅₀ . ROC ₅₀ — это область под кривой, которая отображает частоту истинно-положительных результатов как функцию частоты ложноположительных результатов вплоть до 50-го ложноположительного результата.На графике три нижних ряда соответствуют трем сетям сходства белков, описанным в тексте; верхний ряд создается путем запуска rankprop в более крупной сети psi-blast. Для этих данных среднее значение ROC ₅₀ для четырех методов составляет 0,506 (взрыв), 0,566 [фунт-сила-удар (SCOP)], 0,618 [фунт-сила-удар (SCOP плюс SPROT)] и 0,707 (ранговое увеличение).

Инжир.3.

График рассеяния ROC ₅₀ баллов для psi-blast по сравнению с rankprop. График содержит 2899 точек, соответствующих всем запросам в тестовой выборке. Зеленые точки соответствуют доменам запроса, которые лежат на одном и том же белке с другим доменом в тестовом наборе. Все остальные запросы красные.

Инжир.4.

Визуализация части сети подобия. Показана небольшая часть сети сходства белков, где d1b30b2 — это запрос, а домены, представленные голубыми узлами, являются его гомологами. Большой красный узел представляет все остальные домены. Края голубого цвета от запроса к другим узлам помечены весами, равными пси-взрыву.
E Значение , заданное в качестве запроса d1b30b2. Остальные ребра указывают на сеть подобия, образованную пси-взрывом.
E значений, как описано в тексте.Черные края находятся между гомологами, а красные края — между всеми негомологами и одним гомологом, с минимальным значением E для всех негомологов, заданным как вес края. Граница не отображается, если psi-blast не присвоил значение E . psi-blast правильно определяет только два гомолога, d1zfja2 и d1jr1a2. Хотя d1zfja3 присвоено значение E (из 253), это присвоение больше, чем три негомолога в SCOP. Желтые баллы внутри узлов — это уровни активации rankprop (значения , _и ).В этом случае rankprop помещает всех гомологов в начало ранжированного списка. Это присваивание происходит потому, что между запросом и всеми гомологами существуют пути с очень маленькими значениями E (путем обхода ребер с не более чем значением E , равным 9 e- 5), тогда как даже «ближайшие» негомологи достаточно далеко (никогда не ближе, чем значение 13 для E для гомолога). Обратите внимание, что d1jr1a2 получает более высокий балл от rankprop, чем d1zfja2, хотя значения E , присвоенные psi-blast (хотя и похожие), указывают на обратное.Этот результат обусловлен тем, что d1zfja2 имеет гораздо более низкие веса ребер для негомологов и, таким образом, получает больше уровня активации негомологов (которые близки к 0). В целом, рейтинг rankprop дал ROC ₅₀ оценку 1, тогда как psi-blast дал оценку ROC ₅₀ 0,78 по этому запросу.

Обратите внимание, что на рис. 2 и 3. Крутой наклон на графике rankprop (рис. 2) на уровне около 0,9 ROC ₅₀ соответствует запросам в основном из самого большого суперсемейства в базе данных, иммуноглобулинов с 623 белками.Эти запросы также видны в виде кластера около (0,9, 0,7) на рис. 3. Улучшенный рейтинг rankprop для этих запросов предполагает, что алгоритм успешно использует кластерную структуру в сети подобия белков.

rankprop не вводит в заблуждение наличием мультидоменных белков в базе данных. Предыдущие сетевые алгоритмы определения сходства белков явно имели дело с мультидоменными белками. Например, алгоритм поиска промежуточной последовательности (6) включает этап, на котором выделяется область целевой последовательности, которая соответствует запросу, а затем пересчитывается статистическая значимость этой области по отношению к целевым последовательностям.Этот шаг не позволяет алгоритму вывести ложную взаимосвязь между белковыми доменами A и B через промежуточный белок, содержащий как A, так и B. rankprop обеспечивает отличную производительность, даже если база данных содержит ≈100000 полноразмерных белков, многие из которых содержат более одного домен. Кроме того, рис. 3 показывает, что rankprop обычно работает лучше, чем psi-blast, даже если домен запроса SCOP находится на том же белке, что и другой домен в тестовом наборе. Более подробное исследование (см. Вспомогательную информацию) показывает, что rankprop действительно ранжирует эти транзитивные области выше, чем можно было бы ожидать случайно.Однако в целом, пока последовательность запроса связана со многими другими белками, истинные отношения будут взаимно усиливаться во время распространения по сети.

Хорошо известная проблема с psi-blast — это случайный случай, когда он по ошибке вызывает ложноположительное совпадение во время ранней итерации. Это ложное срабатывание может затем привести к большему количеству ложных срабатываний в последующих итерациях, что приведет к искажению результатов. Среди запросов тестового набора есть 139 запросов, для которых оценка psi-blast ROC ₅₀ хуже, чем соответствующая оценка blast, что указывает на то, что итерация ухудшает производительность алгоритма.По этим запросам rankprop превосходит blast в 106 случаях, несмотря на использование в качестве входных данных сети подобия белков, определяемой psi-blast. Кроме того, степень улучшения, производимого функцией rankprop по сравнению с blast, часто бывает большой, с разницей в ROC ₅₀ > 0,1 для 71 из 106 запросов (см. Вспомогательную информацию).

Среди 282 запросов, для которых psi-blast дает лучший рейтинг, чем rankprop, большинство различий в ROC невелики. Однако существует 20 запросов, по которым psi-blast дает значение ROC ₅₀ > 0.1 больше, чем ROC ₅₀ для rankprop, и один запрос, для которого разница> 0,2 (см. Вспомогательную информацию). Некоторые из этих запросов относятся к классу 3 SCOP (α-β белки), который содержит ряд гомологичных складок Россмана. В этих случаях первые ложноположительные результаты могут фактически оказаться истинно-положительными. Для других запросов сложность rankprop, вероятно, возникает из-за чрезмерного распространения через сеть сходства белков. Уменьшение параметра α потенциально может решить эту проблему, потому что при α → 0 мы получаем тот же рейтинг, что и psi-blast.

Наконец, результаты показывают, что rankprop не портит хорошие начальные рейтинги. Действительно, есть только один запрос, для которого psi-blast дает оценку 1 ROC ₅₀ (идеальный рейтинг), а rankprop дает оценку хуже 0,98. Этот запрос представляет собой С-концевой фрагмент топоизомеразы II ДНК с ROC ₅₀ 0,93. И наоборот, существует 30 запросов, для которых psi-blast имеет ROC ₅₀ <0,93, а rankprop дает идеальное ранжирование.

Чтобы лучше понять источник улучшения rankprop по сравнению с базовой сетью сходства белков psi-blast, мы провели дополнительный раунд экспериментов, используя два варианта алгоритма rankprop.Каждый вариант алгоритма ограничивает rankprop подмножеством сети подобия белков. В первом варианте rankprop видит только структуру локальной сети: целевые последовательности, которые напрямую связаны с запросом, а также парные отношения между этими последовательностями. Эта сеть локальных отношений дает производительность rankprop, почти идентичную psi-blast (см. Вспомогательную информацию). Второй вариант включает нелокальные ребра, но устраняет все слабые ребра, со значениями E > 0.005. В отличие от предыдущего варианта, эта версия алгоритма работает лишь немного хуже, чем rankprop, обученный с использованием всей сети. Этот результат показывает, что улучшение rankprop по сравнению с psi-blast в первую очередь связано со способностью rankprop учиться на нелокальной структуре сети, и что слабые звенья в сети имеют второстепенное значение. Наборы данных и файлы FASTA доступны на веб-сайте J.W., доступном по адресу www.kyb.tuebingen.mpg.de/bs/people/weston/rankprot/supplement.html.

Обсуждение

rankprop достаточно эффективен, чтобы использовать алгоритм как часть поисковой системы в Интернете. Очевидно, что предварительное вычисление сети сходства белков пси-бласта требует больших вычислительных ресурсов; однако эту операцию можно выполнить заранее в автономном режиме. Для вычисления ранжирования по данному запросу требуется сначала запустить psi-blast с последовательностью запроса (если он уже не в сети), а затем распространить оценки из запроса по сети.В описываемых здесь экспериментах распространение (20 итераций функции rankprop) занимало в среднем 73 секунды для вычислений с использованием компьютера Linux с процессором Advanced Micro Devices (Саннивейл, Калифорния) MP 2200+. blast и psi-blast занимают ≈21 и 331 секунду на запрос соответственно в той же базе данных (SCOP плюс SPROT). Время распространения линейно зависит от количества ребер в сети. Время распространения можно улучшить, удалив слабые края из сети подобия белков [при относительно небольших затратах на точность (см. Вспомогательную информацию)], запустив распространение параллельно и уменьшив количество итераций.Наконец, начальное вычисление пси-взрыва запроса может быть заменено взрывом при относительно небольших затратах на точность (см. Вспомогательную информацию), в результате чего процедура запроса будет быстрее, чем выполнение одиночного запроса пси-взрыва для всей базы данных.

Описанные здесь эксперименты были выполнены с использованием единственного набора параметров пси-взрыва. Эти параметры были ранее выбраны посредством обширной эмпирической оптимизации с использованием базы данных SCOP в качестве золотого стандарта и ROC .
_n баллов как показатель производительности (17).Однако, даже если бы были доступны лучшие параметры пси-взрыва, полученные в результате улучшенные значения E , вероятно, привели бы к аналогичному улучшению производительности алгоритма ранжирования.

Приведенные здесь результаты даны с точки зрения показателя производительности ROC ₅₀ . Кто-то может возразить, что более строгий (или более свободный) порог может быть более подходящим, в зависимости от стоимости, связанной с ложными срабатываниями. Дальнейшие эксперименты (см. Вспомогательную информацию) показывают, что rankprop продолжает значительно превосходить psi-blast даже при относительно небольших значениях порога ROC (ROC ₅ или ROC ₁₀ ).При самом строгом пороговом значении, ROC ₁ (что эквивалентно проценту положительных примеров, появляющихся перед первым отрицательным примером в ранжированном выводе), разница между двумя алгоритмами больше не является статистически значимой. Однако при использовании меры ROC ₁ , rankprop лучше работает с меньшими суперсемействами с малым σ, и , наоборот, . Следовательно, простая модификация алгоритма, в которой значение σ зависит от количества точных совпадений с последовательностью запроса, снова дает высокую производительность по сравнению с psi-blast.В будущей работе мы планируем более тщательно изучить алгоритмы, которые выбирают σ динамически на основе локальной плотности сети подобия белков.

Ценным компонентом алгоритма пси-взрыва является его метод оценки статистической достоверности в виде значений E . В настоящее время rankprop не производит значений E ; однако приблизительные значения E могут быть получены посредством интерполяции и сглаживания пси-взрыва.
E значений в соответствии с рейтингом rankprop.В качестве альтернативы можно подобрать распределение вероятностей к оценкам результатов (24). Этот пример будет предметом будущих исследований.

Первичным результатом этой работы является не алгоритм rankprop как таковой , а наблюдение, что использование всей структуры сети сходства белков может привести к значительному улучшению распознавания попарного сходства последовательностей белков. rankprop предоставляет эффективные и мощные средства обучения на основе сети сходства белков; однако другие сетевые алгоритмы также могут давать аналогичные улучшения по сравнению с ранжированием, вызванным базовой сетью сходства белков.Более того, это наблюдение применимо к широкому кругу проблемных областей, включая ранжирование изображений и текста, а также ранжирование белков или генов с использованием различных (или множественных) типов биологических данных.

Благодарности

Эта работа поддержана наградами Национального научного фонда EIA-0312706 и DBI-0078523, грантом Национальных институтов здравоохранения LM07276–02 и премией в области информатики от Фонда фармацевтических исследований и производителей Америки (К.С.Л.). W.S.N. является научным сотрудником Альфреда П. Слоана.

Сноски

• ↵
  ∥ Кому следует адресовать корреспонденцию. Электронная почта: noble {at} gs.washington.edu.

• Этот документ был отправлен напрямую (Трек II) в офис PNAS.

• Сокращение: ROC, рабочая характеристика приемника.

• Copyright © 2004, Национальная академия наук

Сетевая структура многоуровневого управления водными ресурсами в Центральной Америке

Copyright © 2018 Автор (ы). Публикуется здесь по лицензии The Resilience Alliance. Эта статья находится под международной лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0. Вы можете делиться работой и адаптировать ее для некоммерческих целей при условии, что указаны первоначальный автор и источник, вы укажете, были ли внесены какие-либо изменения, и включили ссылку на лицензию.
Перейти к версии этой статьи в формате pdf

Ниже приведен установленный формат ссылки на эту статью:
Hileman, J. and M. Lubell. 2018. Сетевая структура многоуровневого управления водными ресурсами в Центральной Америке. Экология и общество 23 (2): 48.
https://doi.org/10.5751/ES-10282-230248

Исследование

¹ Департамент экологических наук и политики Калифорнийского университета в Дэвисе

РЕФЕРАТ

Ускорение изменений в глобальных системах водных ресурсов усиливает способность институтов управления адаптироваться, особенно в регионах развивающегося мира.Мы выделяем одну из ключевых проблем устойчивости в экологическом руководстве — координацию процессов управления внутри и между несколькими взаимодействующими географическими уровнями — и исследуем структуры местных, региональных и многоуровневых сетей управления водными ресурсами, используя эмпирические данные из Центральной Америки. Мы изучили гипотезы многоуровневой структуры и функции сети управления с использованием описательной статистики и моделей экспоненциального случайного графа и обнаружили, что закрытые и открытые сетевые структуры более распространены на локальном и региональном уровнях, соответственно, и что межуровневые связи передают структуры малого мира. на многоуровневую сеть.Предполагается, что сети малого мира обеспечивают совместные преимущества сотрудничества, изучения политики и распределения ресурсов, которые необходимы для эффективного управления водными ресурсами.

Ключевые слова: сотрудничество; экологическое руководство; многоуровневое управление; сети малого мира; социальное обучение

ВВЕДЕНИЕ

Мы используем каноническую модель из сетевой научной литературы для решения вопросов процессов экологического руководства в эмпирическом контексте.Используя данные из Центральной Америки, мы анализируем, реструктурируют ли региональные субъекты водной политики многоуровневые сети управления таким образом, чтобы они поддерживали сотрудничество, социальное обучение и распределение ресурсов (Cash et al. 2006, Gupta and Pahl-Wostl 2013, Lubell 2013), и исследуем гипотеза о том, что региональные субъекты способствуют развитию сетей «маленького мира» (Watts and Strogatz 1998, Watts 1999). Сети малого мира объединяют локально сгруппированные структуры, поддерживающие сотрудничество, с открытыми структурами, которые способствуют обмену знаниями и ресурсами (Berardo and Scholz 2010, Lubell 2013).Мы используем описательную статистику и модели экспоненциального случайного графа (ERGM) для изучения различий в сетевых структурах на локальном и региональном уровнях, а также для комбинированной многоуровневой сети управления. Мы предполагаем, что закрытые структуры будут более распространены на местном уровне, где сотрудничество способствует осуществлению деятельности по управлению водными ресурсами и развитию, в то время как открытые структуры будут более распространены на региональном уровне, где обмен знаниями и распределение ресурсов помогают в планировании развития. программы (Young 2006, Berardo and Scholz 2010).Межуровневые связи между местными и региональными участниками могут сохранить этот баланс открытых и закрытых структур и привести к созданию сети, отображающей свойства небольшого мира.

Наш анализ дополняет литературу по сетям экологического руководства (Carlsson and Sandström 2007, Bodin and Crona 2009), теориям политических процессов, которые сосредоточены на полицентричном управлении в социально-экологических системах (Ostrom 1990, Anderies et al. 2004, Olsson et al. 2006, Lubell 2013), а также развитие и управление региональными водными ресурсами (Lebel et al.2006 г., Pahl-Wostl et al. 2007, Пьетри и др. 2015). В исследованиях сетей управления все чаще признается важность многоуровневых перспектив, особенно в том, что касается институциональной адаптации сложных социально-экологических систем (Робинсон и Беркес, 2011 г., Бодин и др., 2014 г., Макаллистер и др., 2015 г., Герреро и др., 2015 г., ). b , Bodin et al.2016, Bodin 2017). В то время как несколько исследований изучали идею сетей малого мира в эмпирическом контексте (Uzzi and Spiro 2005, Uzzi et al.2007, Mani and Moody 2014), эта идея не получила широкого применения в обширных эмпирических исследованиях сетей экологического руководства (Sandström and Carlsson 2008, Lubell et al. 2012, Bodin et al. 2016). Тем не менее, сети малого мира обеспечивают концептуальную основу для понимания межуровневых связей между региональными и местными субъектами как «перемонтаж» сети для преодоления границ между локально сгруппированными подгруппами (Watts and Strogatz 1998).

Теории политического процесса, касающиеся полицентричного управления, определяют социальное обучение, сотрудничество и распределение ресурсов как ключевые процессы, способствующие устойчивости социально-экологических систем (Folke et al.2002, Olsson et al. 2004 г., Adger et al. 2005 b , Беркес и Тернер 2006, Лебель и др. 2006, Генри и Воллан 2014). Следовательно, вместо того, чтобы сосредотачиваться на одном социальном процессе, мы подчеркиваем, насколько эффективные сети управления должны одновременно обеспечивать возможность нескольких социальных процессов. Социальное обучение описывает процесс обмена и обработки информации между несколькими участниками (Pahl-Wostl et al. 2007, Henry 2017) и необходимо для адаптации к сложности, присущей управлению водными ресурсами, когда различные субъекты политики взаимодействуют в неопределенной и динамичной среде. (Pahl-Wostl et al.2007, Остром 2009). Сотрудничество требуется, когда водные проблемы создают взаимозависимость между пользователями ресурсов и другими заинтересованными сторонами, например, в случае ресурсов общего пользования, таких как грунтовые воды, или общественных благ, таких как инфраструктура водоснабжения (Ostrom 1990, Pretty and Ward 2001). Эти проблемы связаны с проблемами коллективных действий, когда у пользователей ресурсов есть стимул бесплатно пользоваться усилиями других. В этом отношении сети малого мира обеспечивают сочетание границ для социального обучения и закрытия для сотрудничества (Berardo and Scholz 2010).

Наконец, мы рассмотрим, как субъекты региональной политики могут способствовать устойчивости управления водными ресурсами в Центральной Америке и других развивающихся регионах. Исторически программы развития водных ресурсов отдавали предпочтение вмешательствам на местном уровне и недооценивали роль региональных участников (Mohan and Stokke 2000, Barrett et al. 2001, Robinson and Berkes 2011, Dodman and Mitlin 2013). Однако растущий масштаб глобальных экологических проблем высветил взаимозависимость между участниками на региональном уровне и стимулировал рост многоуровневых и полицентричных механизмов управления (Wyborn and Bixler 2013, McAllister et al.2015, Берардо и Любель 2016, Гамильтон и Любель 2017). В Центральной Америке и развивающихся регионах в целом субъекты региональной водной политики представляют различные группы, такие как межправительственные ассоциации, транснациональные правозащитные коалиции и международные неправительственные организации (Hileman et al. 2018). Было продемонстрировано, что региональные сети управления способствуют развитию доверия и общих норм (Wyborn and Bixler 2013), способствуют обмену знаниями (Pietri et al. 2015), облегчают доступ к финансовым и материальным ресурсам (Lemos and Agrawal 2006, García-López 2013), и улучшить координацию через географические и административные границы (Berkes 2004, Nelson 2009, Ika and Donnelly 2017) среди широкого круга местных и региональных субъектов.

Справочная информация: региональное управление водными ресурсами в Центральной Америке

Лемос и Агравал (2006: 298) определяют экологическое руководство как «набор регулирующих процессов, механизмов и организаций, через которые политические субъекты влияют на экологические действия и результаты». Управление водными ресурсами включает в себя множество организаций и учреждений, участвующих в деятельности по развитию и управлению водными ресурсами, включая планирование и реализацию проектов, формулирование политики, распределение прав на воду, мониторинг и оценку, а также обеспечение соблюдения законов и норм водопользования (Folke et al.2005, Лемос и Агравал 2006). Следуя определениям Гибсона и др. (2000) и Cash et al. (2006) сеть управления водными ресурсами считается многоуровневой, когда она действует на разных уровнях иерархического измерения или масштаба, таких как местные и региональные географические территории. Эту концепцию многоуровневой сети не следует путать с узким техническим определением, данным Lomi et al. (2016) и Wang et al. (2013), в котором каждый уровень рассматривается как уникальный класс узлов (например,, ученые и исследовательские институты) и уделяет основное внимание методам сетевого анализа.

Региональное управление возникает во всем мире по мере того, как глобальные явления, такие как изменение климата, снижение качества и доступности воды и международная торговля, увеличивают географический масштаб экологических проблем (Vörösmarty et al. 2000, Taylor et al. 2013, Gleick and Ajami 2014) и подчеркивают трансграничную взаимозависимость между участниками и экосистемами (Janssen et al. 2006, McAllister et al.2015, Бодин и др. 2016). Воздействие этих явлений существенно различается в зависимости от местности в пределах определенного региона, и региональные институты управления становятся более устойчивыми, когда они способствуют межуровневому обучению, сотрудничеству и совместному использованию ресурсов (Folke et al. 2002, Adger et al. 2005 a , 2005 b , Cash et al. 2006, Berkes 2007, Pahl-Wostl et al. 2008, Pahl-Wostl 2015). Потребность в создании институционального потенциала и многоуровневого управления особенно остро стоит в регионах развивающегося мира, которые более уязвимы к загрязнению, изменению климата, слабому правоприменению и другим проблемам с водными ресурсами (Engle and Lemos 2010, Robinson and Berkes 2011, Ika and Donnelly 2017 ).

Центральная Америка представляет собой особенно интересную эмпирическую среду для изучения многоуровневого управления, поскольку международные организации по оказанию помощи там все чаще признают региональное управление как дополнение к традиционно ориентированным на местные программы программам развития (Davis et al. 2014). Как и во многих развивающихся регионах, в Центральной Америке есть страны с разнообразным социально-экологическим контекстом, ограниченными административными возможностями и историей политических конфликтов. В этой среде региональные субъекты водной политики — группы, такие как Центральноамериканская региональная ассоциация по водным ресурсам и окружающей среде, Региональная сеть по водоснабжению и санитарии и Сеть действий по пресной воде в Центральной Америке — работают над мобилизацией ресурсов, содействием обмену знаниями и координированием стратегий развития по различным направлениям. и физически удаленные местные актеры.Как свидетельствует одно из совместных исследований автора в Центральной Америке, многие программы развития, финансируемые донорами, также реструктурируют свои цели и функции вокруг региональной интеграции, включая увязку управления водными ресурсами с более широкими целями экономического развития и управления социально-политическими конфликтами (англ. Lemos 2010, Kuzdas and Wiek 2014, Hileman et al.2016). Общей чертой этих групп является их стремление навести мосты между местными участниками в регионе. Однако, несмотря на эти усилия по укреплению регионального управления, мало эмпирических исследований изучали влияние этого на всю систему региональной политики.

Успех региональных институтов управления водными ресурсами в конечном итоге будет измеряться их способностью улучшать биофизические и социально-политические результаты на местах во всех определенных регионах. Это особенно актуально в Центральной Америке, где наследие конфликтов, политической нестабильности и бедности в целом препятствовало сотрудничеству между странами и привело к акценту на развитие на субнациональном уровне (Kuzdas and Wiek 2014). Хотя проблемы водных ресурсов, с которыми сталкиваются общины в Белизе, Коста-Рике, Сальвадоре, Гватемале, Гондурасе, Никарагуа и Панаме, существенно различаются, без регионального акцента результаты индивидуальных программ развития могут не суммироваться, что является часто наблюдаемой проблемой в полицентрических странах. системы управления (Lubell 2013).Это подразумевает необходимость баланса между подходами к местному и региональному управлению через многоуровневые сети управления, чтобы обеспечить структуры, необходимые для поддержки местного сотрудничества и регионального обмена знаниями и ресурсами (Guerrero et al. 2015 a ). Эти проблемы характерны не только для Центральной Америки, и представленный здесь анализ потенциально применим к другим развивающимся регионам. Хотя проблема регионального управления также присутствует в более развитых странах, наличие более сильных политических институтов и более высокого административного потенциала может дать преимущества в создании и поддержании новых институтов и политических сетей (Berardo and Lubell, 2016).

Теория: небольшая структура многоуровневых сетей управления

Наш теоретический аргумент фокусируется на том, как многоуровневые сети управления водными ресурсами могут способствовать сотрудничеству, социальному обучению и распределению ресурсов. Мы определяем сеть управления водными ресурсами как набор отношений между различными государственными и частными субъектами, работающими над осуществлением деятельности по развитию и управлению водными ресурсами в определенном географическом регионе (Lubell 2013). Исследования сетей управления и политики фокусируются на том, как структурные свойства сетей отражают лежащие в основе социальные процессы (Карлссон и Сандстрём 2007, Бодин и Крона 2009, Генри и Воллан 2014).Эмпирические исследования полицентрических систем управления и, в частности, исследования, основанные на концепции «Экология игр» (Lubell 2013), показывают, как закрытые сетевые структуры (например, плотность, кластеризация) способствуют сотрудничеству, в то время как открытые структуры (например, централизация, короткие пути) ) может способствовать обмену знаниями и распределению ресурсов (Berardo and Scholz 2010, Lubell et al. 2014, McAllister et al. 2015, 2017). Эти теоретические идеи основаны на предположении, что структурные свойства сетей обеспечивают возможность облегчения этого набора полезных социальных процессов.Возможно, что менее выгодные социальные процессы могут привести к аналогичным структурным паттернам (например, набор основных сетевых участников, поддерживающих политическую монополию), но только структурный анализ не может различить эти возможности.

Мы утверждаем, что сети управления, которые обладают собственностью небольшого мира, могут обеспечить совместные преимущества для сотрудничества и социального обучения. Сети малого мира — одна из канонических моделей в широкой области сетевой науки, которая также включает случайные графы Эрдеша-Реньи, предпочтительное присоединение и другие (Вассерман и Фауст 1994, Барабаши и Альберт 1999, Ньюман и др.2006, Джексон 2008). Математические модели сетей малого мира начинаются с сильно кластеризованного набора локально связанных узлов, а затем случайным образом «перенаправляют» соединения между этими узлами, чтобы охватить подгруппы (Watts and Strogatz 1998, Newman and Watts 1999). Полученная структура характеризуется относительно высокой локальной кластеризацией и короткой средней длиной пути (Milgram 1967, Watts 1999). Таким образом, сети малого мира объединяют закрытые структуры, которые поддерживают локальное сотрудничество, с открытыми структурами, которые могут более эффективно передавать информацию и ресурсы по всей сети (Bodin et al.2006, Боден и Крона 2009, Берардо и Шольц 2010).

Мы утверждаем, что эта структура «маленького мира» встречается в многоуровневых сетях управления, а не в управлении только на одном уровне. В эмпирической обстановке здесь замкнутые структуры на местном уровне могут указывать на то, что местные субъекты формируют отношения, чтобы отстаивать политику или способствовать коллективным действиям по реализации проекта в местных сообществах — «тяжелый подъем» программ развития водных ресурсов. На региональном уровне более широкие границы и открытые структуры могут указывать на то, что региональные субъекты выстраивают отношения для облегчения распределения материальных ресурсов и знаний о передовой практике.Межуровневые связи образуются, когда местные акторы сотрудничают с региональными акторами. Эти связи могут быть инициированы, например, местными субъектами, ищущими признания у влиятельных или богатых ресурсами региональных субъектов, или региональными субъектами, действующими для координации реализации проекта местными партнерами (Adger et al. 2005 a , García-López 2013, Wyborn and Bixler 2013, Henry and Vollan 2014, Guerrero et al.2015 b ). Эти межуровневые связи похожи на процесс изменения проводки в сетевых моделях малого мира в том, что они сокращают общую среднюю длину пути в сети, сохраняя при этом общие шаблоны локальной кластеризации.

В дополнение к сотрудничеству и социальному обучению наличие открытых и закрытых сетевых структур может также влиять на то, у кого есть политическая власть контролировать распределение ресурсов и формировать политические предпочтения и повестки дня (Bodin 2017, Morrison et al. 2017). Открытые структуры могут возникать благодаря формированию централизованных основных участников, которые обладают непропорционально большим количеством связей с другими участниками сети (Barabási and Albert 1999). Эти субъекты могут иметь хорошие возможности для реализации своей предпочтительной политики (Bodin and Crona 2009), а в случае субъектов региональной политики эти цели могут или могут не соответствовать локально определенным целям управления.С другой стороны, закрытые структуры, хотя и важны для сотрудничества внутри групп, могут также укреплять менталитет «мы и они», связанный с конкурирующими правозащитными коалициями в политической системе (Sabatier 1988, Bodin and Crona 2009). Устойчивые сети управления требуют ограничения любых негативных эффектов политической власти на потенциал сотрудничества и социального обучения (Lebel et al. 2006).

Гипотезы многоуровневого управления

Используя эмпирические данные из Центральной Америки, мы проверяем гипотезы, используя уникальный подход, который сравнивает сети, построенные на местном и региональном уровнях, а затем объединенные в многоуровневую сеть управления с добавлением межуровневых связей.h2: Гипотеза закрытой структуры утверждает, что процессы управления на местном уровне управляются сотрудничеством, и, таким образом, локальная сеть будет обладать более закрытыми структурами, о чем свидетельствуют более высокие уровни кластеризации. h3: Гипотеза открытой структуры утверждает, что процессы управления на региональном уровне управляются знаниями и совместным использованием ресурсов, а региональная сеть будет обладать более открытыми структурами, о чем свидетельствует более высокая степень централизации и более короткая средняя длина пути. h4: Гипотеза структуры малого мира утверждает, что добавление межуровневых связей эффективно уравновешивает закрытые и открытые структуры, обнаруживаемые на локальном и региональном уровнях, и приводит к сети, которая отображает свойства маленького мира.

ДИЗАЙН И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Сбор данных многоуровневой сети управления

Мы собрали данные для этого исследования с помощью протокола онлайн-поиска и выборки методом снежного кома. Мы начали с поиска по ключевым словам на английском и испанском языках контекстных (например, развитие водных ресурсов, интегрированное управление водными ресурсами) и географических терминов (например, Центральная Америка, Мезоамерика) для выявления действующих, хотя и необязательно, субъектов управления водными ресурсами. с физическим присутствием в Центральной Америке.Для каждого набора поисковых запросов мы просмотрели первые 50 результатов и записали всех уникальных участников. Затем мы рассмотрели объем работы каждого участника с учетом границ сети; участники были включены только в том случае, если они активно работали в поддержку деятельности по развитию и управлению водными ресурсами в Центральной Америке в течение, по крайней мере, части пяти лет с 2010 по 2014 год.

Затем мы исследовали веб-сайты актеров на предмет информации об их деятельности и партнерах. Связи в сети представляют собой сотрудничество между участниками и были установлены путем регистрации партнеров, о которых сообщают сами, а не только гиперссылок, представленных на веб-сайтах каждой организации.Предполагается, что все связи имеют одинаковый вес, поскольку невозможно определить силу связи на основе информации на веб-сайте. Также было невозможно определить характер сотрудничества, силу и влияние или другие характеристики связей. Затем мы расширили популяцию с помощью нескольких раундов выборки методом снежного кома, который состоял из просмотра веб-сайтов всех уникальных партнеров из эго-сети каждого актора. После четырех раундов выборки методом снежного кома не было обнаружено никаких новых и актуальных действующих лиц, и в целом мы выявили более 2000 уникальных действующих лиц.

Наконец, мы удалили всех участников, которые обладали только одной связью, часто называемой подвеской, перед анализом, чтобы сосредоточиться на основных структурах сети (Hanneman and Riddle 2005), которые также имеют тенденцию незначительно отличаться по данным. методы сбора (Yi and Scholz 2016). Для субъектов, у которых нет веб-сайта или которые не сообщили о связях на своих веб-сайтах, это решение означает, что участники, которые не внесли связи с сетью, включаются только в том случае, если они были названы партнерами как минимум двумя другими участниками.После удаления подвесок многоуровневая сеть управления водными ресурсами в Центральной Америке включает 624 уникальных участника. Мы предоставляем анализ всей сети из 2000+ участников в качестве дополнительного материала (Приложение 1), чтобы проиллюстрировать, как удаление подвесок не меняет интерпретацию описательной статистики и результатов ERGM.

В дополнение к сетевым связям, мы также использовали информацию веб-сайта, чтобы классифицировать географический объем работы каждого участника как местный (работа в одной стране) или региональный (работа в нескольких странах Центральной Америки), а также для определения страны, в которой каждый участник офис физически расположен.Объем работы участника не обязательно совпадает с его физическим местонахождением — субъекты могут участвовать в деятельности по управлению водными ресурсами (например, финансирование программ, обмен знаниями) за пределами стран, в которых их офисы физически расположены. Мы также записали фиктивную переменную, которая показывала, сообщал ли субъект о партнерах на своем веб-сайте, где субъекты, обозначенные как ноль, сами не сообщали о партнерах. Эта фиктивная переменная позволила нам контролировать субъектов, которые обеспечивали связи в сети, когда мы оценивали ERGM, что важно, потому что организации, которые сообщают о связях, обязательно будут иметь более высокий средний уровень.

Построение местных, региональных и многоуровневых сетей управления

Многоуровневая сеть управления водными ресурсами для Центральной Америки состоит из внутриуровневых и межуровневых связей между местными и региональными участниками (рис. 1). Местный уровень включает участников, объем работы которых ограничен национальным или субнациональным уровнем в Центральной Америке (например, Католическая служба помощи, Сальвадор), а региональный уровень состоит из субъектов, которые действуют во многих странах Центральной Америки (например, в странах Центральной Америки).g., Сеть действий по пресной воде, Центральная Америка). Это региональное обозначение также включает глобальных участников, чья работа охватывает Центральную Америку, но выходит за ее пределы (например, Латиноамериканская сеть водных центров, Глобальная водная инициатива).

Чтобы проанализировать местные и региональные сети управления водными ресурсами независимо, мы сначала построили многоуровневую сеть (то есть сеть связей между всеми 624 участниками). Мы интерпретировали данные как неориентированную одномодовую сеть — мы предполагаем, что связь между двумя участниками представляет собой совместные, взаимные отношения — и мы использовали атрибут «объем работ», чтобы различать местных и региональных участников (рис.2а). После построения многоуровневой сети мы построили неориентированные одномодовые сети как для локального, так и для регионального уровней (рис. 2b и 2c, соответственно), изолировав местных и региональных участников и их внутриуровневые связи. Эти две последние сети явно игнорируют межуровневые связи и обеспечивают основу для сравнения, необходимого для измерения воздействия субъектов региональной политики на структуру полной многоуровневой сети.

Аналитические методы: описательная сетевая статистика и экспоненциальные модели случайных графов

Для проверки наших гипотез мы использовали пакеты «igraph» и «sna» (Csárdi and Nepusz 2006, Butts 2008) в среде R для статистических вычислений (R Development Core Team 2016), чтобы вычислить следующую описательную статистику для каждого из три сети: плотность, средняя степень, степень централизации, средний коэффициент локальной кластеризации, средняя длина пути и коэффициент малого мира.Плотность — это общая мера связности и представляет собой долю связей, наблюдаемых в сети, по отношению к максимальному количеству возможных связей. Средняя степень также является мерой подключения к сети, но, в отличие от плотности, она не зависит от количества узлов в сети и может сравниваться по сетям разного размера. Коэффициент локальной кластеризации — это показатель уровня узла, который фиксирует долю соседей узла, которые связаны друг с другом, а среднее значение по всем узлам обеспечивает меру закрытия на уровне сети, связанную с формированием подгруппы.Степень централизации — это мера того, в какой степени в сети доминируют один или несколько узлов высокого уровня. Средняя длина пути — это мера среднего количества ссылок на кратчайшем пути между любыми двумя узлами в сети.

Коэффициент малого мира — это базовое сравнение наблюдаемой сетевой структуры со структурой обобщенной случайной сети с тем же числом узлов и плотностью, и обеспечивает меру степени, в которой сеть обладает свойствами малого мира.Частное представляет собой отношение соотношений — а именно, отношение наблюдаемого и ожидаемого среднего локального коэффициента кластеризации, деленное на отношение наблюдаемой и ожидаемой средней длины пути, — и чем выше значение выше 1,0, тем более компактна сеть. Полное объяснение теоретической и математической формулировки см. В Watts (1999) и Davis et al. (2003).

Экспоненциальные модели случайных графов позволяют нам исследовать формирование сетевых структур на основе набора предполагаемых процессов на микроуровне.Коэффициенты, сгенерированные в ERGM, представляют изменение логарифма шансов образования связей и указывают направленность и величину каждого процесса в модели. Мы использовали пакет «statnet» (Handcock et al. 2008) в R для оценки ERGM для каждой из местных, региональных и многоуровневых сетей и включили в модели термины, отражающие эффекты социальных процессов, связанных с управлением.

Мы использовали геометрически взвешенных общих партнеров ( gwesp ), чтобы уловить общую тенденцию к закрытию.Мы включаем геометрически взвешенное распределение степеней ( gwdegree ), чтобы отразить склонность к более открытым, централизованным сетевым структурам. Термин gwdegree моделирует распределение степеней в сети и может рассматриваться как мера антипреференциальной привязанности; положительный коэффициент указывает на относительно однородное распределение степеней, в то время как отрицательный коэффициент указывает на более асимметричное или «жирно-хвостовое» распределение, когда несколько участников имеют непропорционально большое количество связей (Hunter 2007, Levy and Lubell 2017).С чисто структурной точки зрения, сильно искаженное распределение степеней можно было бы наблюдать как структуру ядро-периферия, если анализировать, например, с использованием формулировки ядро-периферия в UCINET (Borgatti and Everett 2000). Многие сетевые научные статьи посвящены тому, как могло возникнуть такое перекосное распределение степеней, и одним из основных кандидатов является процесс «предпочтительного присоединения», при котором новые связи в сети с большей вероятностью присоединятся к узлам с более существующими связями (Барабаши и Альберт 1999).В реальной социальной или политической обстановке также возможно, что мощный основной набор действующих лиц мог бы контролировать вход и выборочно поддерживать формирование определенных сетевых связей. Тем не менее, термин gwdegree сам по себе не выносит решения между различными типами процессов формирования сети, которые могут привести к неравномерному распределению степеней, и мы отмечаем, что выделение спецификации в терминах ERGM для открытых структур является важной целью для будущих исследований.

Мы включаем дихотомическую индикаторную переменную с использованием nodefactor для захвата организаций, которые перечисляют партнеров на своих веб-сайтах, что существенно важно, поскольку они с большей вероятностью будут узлами высокого уровня, которые служат концентраторами в централизованных сетях.Как обсуждалось ранее, многие субъекты региональной политики в Центральной Америке явно стремятся создать региональные сети, и публичный список партнеров на своих веб-сайтах является частью этой стратегии. Мы использовали nodematch , чтобы зафиксировать эффекты географического уровня, включая гомофилию внутри страны (т. Е. Связи между участниками, чьи офисы находятся в одной стране) и гомофилию внутри уровня (т. Е. Связи между субъектами, действующими на одном уровне в одной стране). многоуровневая сеть). Мы использовали nodefactor , чтобы зафиксировать активность или базовую скорость образования связей для каждой страны и географического уровня.Мы также включаем ребер для контроля плотности и параметр для прогнозирования изоляторов в локальных и региональных сетях (удаление подвесных узлов исключило изоляты в многоуровневой сети).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Описательная статистика структур многоуровневой сети управления

Описательная статистика (таблица 1) подтверждает наши первые две гипотезы о закрытых и открытых структурах, соответственно, в местных и региональных сетях управления.Локальная сеть показывает более высокий средний коэффициент локальной кластеризации, что указывает на относительно более закрытые структуры, в то время как более высокая централизация и меньшая средняя длина пути в региональной сети указывают на относительно более высокую долю открытых структур. В соответствии с нашей третьей гипотезой, многоуровневая сеть обладает большим коэффициентом малого мира, чем локальные или региональные сети управления. Баланс между открытыми и закрытыми структурами в многоуровневой сети демонстрируется средней длиной пути, близкой к значению в региональной сети, в то время как коэффициент кластеризации остается выше по сравнению с тем, что можно было бы ожидать от случайного графа (подробная разбивка расчет коэффициента малых размеров мира приведен в Приложении 2).Степень централизации также выше, чем в локальной сети, что дополнительно указывает на более открытые структуры в многоуровневой сети. В совокупности эти результаты предполагают, что многоуровневая сеть уравновешивает структуры, которые способствуют сотрудничеству на местном уровне с региональными знаниями и совместным использованием ресурсов, и согласуется с идеей о том, что межуровневые связи в многоуровневых сетях управления сродни процессу изменения проводки в сетевых моделях малого мира.

Экспоненциальные модели случайных графов многоуровневых сетевых структур управления

Результаты для ERGM (таблица 2) обеспечивают большую глубину описательной статистики и в целом подтверждают наши гипотезы об открытых и закрытых структурах в многоуровневых сетях управления.Каждая из ERGM сходилась, и ни одна из них не была вырожденной, а степень согласия показывает, что модели адекватно отражают структуры наблюдаемых сетей (Приложение 3).

Коэффициент для общих партнеров положительный и значимый во всех трех моделях, что указывает на общую силу закрытия на всех уровнях географического масштаба. Кроме того, во всех трех моделях присутствует значительное количество гомофилии внутри страны, с наибольшим эффектом на местном уровне. Это указывает на то, что закрытие часто происходит среди субъектов, офисы которых расположены в одной стране.Эффект гомофилии создается в основном актерами из Центральной Америки; 81% всех гомофильных связей происходит между актерами, офисы которых находятся в одной и той же стране в Центральной Америке. Гомофилия на уровне страны также способствует большому коэффициенту кластеризации локальной сети, наряду с подгруппами на уровне страны, которые четко видны на диаграмме сети (рис. 2b).

Коэффициенты антипреференциальной привязанности труднее интерпретировать, в значительной степени потому, что они сильно зависят от коэффициента для переменной «сообщенных связей», которая указывает на организации, которые сообщают о партнерах на своих веб-сайтах.Средняя степень региональных субъектов, сообщивших о связях, составляет 16,2 против 3,5 для тех субъектов, которые не сообщили о связях, в то время как для местных субъектов средняя степень составляет 8,7 против 2,8. В результате региональные субъекты, сообщающие о партнерах на своих веб-сайтах, с непропорционально высокой вероятностью станут центральными узлами в региональных и многоуровневых сетях.

С точки зрения моделирования включение указанной переменной связей, по-видимому, приводит к тому, что коэффициент антипреференциальной привязанности становится строго положительным в региональных и многоуровневых сетях.Это противоречит нашим гипотезам об относительном изобилии открытых структур в региональных и многоуровневых сетях и не согласуется с описательной статистикой. Важно повторить, что антипреференциальная привязанность улавливает эндогенную дисперсию в распределении степени сети и, взятая сама по себе, будет отрицательной для распределений с высокой дисперсией (т. Е. Сетей, централизованных вокруг узлов высокой степени) и положительной для низкоуровневых распределений. -вариационные распределения. Как показано в Приложении 1, переменная антипреференциальной привязанности сильно отрицательна в моделях без переменной сообщаемых связей.Однако любая экзогенная статистика, которая представляет узлы высокой степени, например, переменная сообщаемых связей, уменьшит дисперсию в распределении эндогенной степени, зафиксированную антипреференциальной привязкой, и увеличит коэффициент. Мы также отмечаем, что стандартные ошибки для антипреференциальной привязки выше в полных моделях в таблице 2, что также необходимо учитывать при интерпретации коэффициентов.

Учитывая взаимодействие между антипреференциальной привязанностью и зарегистрированными переменными связей, а также увеличение стандартных ошибок, мы проверили мультиколлинеарность в ERGM, используя методологию, разработанную Duxbury (2018) для расчета коэффициента инфляции дисперсии (VIF) членов модели. в ERGM.Хотя результаты оценки VIF не указывают на крайние уровни коллинеарности в моделях (см. Приложение 4), анализ показывает, что VIF приближается к проблемному уровню для срока антипреференциального присоединения в ERGM локальной сети (и наиболее проблематичен для термин гомофилия внутри страны). Даже небольшая степень коллинеарности может увеличить стандартные ошибки коэффициентов с более высоким VIF и, возможно, повлиять на оценки других переменных в модели. Следовательно, оценки коэффициентов антипреференциальной привязанности следует интерпретировать с осторожностью, а общую поддержку наших гипотез следует рассматривать в свете как описательной статистики, так и результатов ERGM.Эта методологическая сложность характерна для ERGM, которые включают в себя множество статистических данных, полученных из одного и того же наблюдаемого набора реляционных данных, которые, как предполагается, обеспечивают косвенное свидетельство лежащих в основе социальных процессов на микроуровне.

Результаты ERGM имеют теоретическую и содержательную интерпретацию относительно наших гипотез, а также методологические последствия. С точки зрения теории и содержания, региональные и местные организации, сообщающие о связях, активно стремятся построить сети, пересекающие границы.Например, на веб-сайте программы Blue Harvest говорится: «Мероприятия предназначены для создания воздействия за пределами определенных мест / проектов, чтобы повлиять на политику, управление и практику на национальном, региональном и международном уровнях». Данные отражают деятельность региональных субъектов, выходящих за границы — из связей 1999 г., наблюдаемых в сети, только 493 являются межуровневыми связями, но региональные субъекты вносят почти две трети (63%) этих межуровневых связей. Следовательно, региональные субъекты, сообщающие о связях на своих веб-сайтах, способствуют укреплению межуровневых связей, а также налаживают связи с другими региональными субъектами.Это аналогично процессу «переподключения», наблюдаемому в небольших сетях, который сохраняет локальную кластеризацию при одновременном сокращении средней длины пути.

С методологической точки зрения организации, которые не сообщают о партнерах, могут иметь ненаблюдаемые связи. Если у неотчетных организаций будет большое количество ненаблюдаемых связей, сети здесь станут более плотными и децентрализованными с меньшим разбросом в распределении степеней. Однако в той степени, в которой сообщение о связях положительно коррелирует с полностью наблюдаемым распределением степеней, тогда сети, вероятно, будут иметь качественно аналогичную дисперсию в распределении степеней с нашими частично наблюдаемыми данными.Мы считаем, что организации с большим количеством партнеров с большей вероятностью сообщат о связях, поскольку это согласуется с их стратегиями сотрудничества, но для подтверждения этого предположения требуется более тщательно наблюдаемая сеть.

ОБСУЖДЕНИЕ

Описательная статистика и ERGM в значительной степени подтверждают нашу гипотезу о том, что многоуровневые сети управления водными ресурсами обладают структурными свойствами, которые напоминают сети небольшого мира. Местная сеть характеризуется закрытыми структурами, возникающими внутри подгрупп на уровне страны и координируемыми центральными участниками внутри страны, что обеспечивает основу для сотрудничества и реализации проектов на местах.Региональная сеть характеризуется относительно более открытыми структурами и обеспечивает более горизонтальные связи, охватывающие границы между странами Центральной Америки, что способствует социальному обучению и распределению ресурсов по всему региону. Когда в многоуровневой сети учитываются все связи, региональные организации обеспечивают наибольшее количество межуровневых вертикальных отношений с местными участниками. Эти межуровневые связи сокращают среднюю длину пути между всем набором локальных и региональных субъектов, не ухудшая общие модели локализованной кластеризации, и приводят к структуре многоуровневой сети в виде небольшого мира.

Политические последствия структур «маленького мира» предполагают как возможности, так и ограничения в региональной сети управления водными ресурсами в Центральной Америке. С одной стороны, мы находим доказательства того, что региональные субъекты могут помочь навести мосты между удаленными субъектами местного уровня, тем самым способствуя развитию сотрудничества, обмена знаниями и ресурсами через местные политические границы по всему региону. Однако всеобъемлющая важность региональных субъектов также потенциально делает сеть уязвимой для «проблемы выхода», когда финансирование и проектные циклы подходят к концу, а региональные субъекты и их ресурсы исчезают из сети.В этом отношении устойчивость отношений с течением времени является ключевым моментом, и субъекты региональной политики, которые не являются постоянными элементами институционального ландшафта, должны сделать построение отношений основной целью своих стратегий выхода (Hileman et al. 2018). Кроме того, существует также риск того, что региональные субъекты в ядре сети могут преследовать политические цели, противоречащие коллективным региональным выгодам, из-за отсутствия возможностей или подмены международных предпочтений. Это подчеркивает необходимость дополнительной теории и эмпирического анализа для изучения взаимосвязи между политической властью, сотрудничеством и обучением (Morrison et al.2017).

Мы также находим доказательства гомофилии на местном и региональном уровнях, которая связана с закрытыми структурами, которые могут способствовать сотрудничеству. Однако постоянное присутствие гомофилии может также служить препятствием для обучения через границы или способствовать межгрупповым конфликтам, как видно из обширной литературы по международным экологическим соглашениям (Young 1999, Keohane 2002) и правозащитным коалициям в политических системах (Sabatier 1988, Sabatier и Дженкинс-Смит 1993).Эти результаты показывают, что как местные, так и региональные субъекты ограничены контекстом, несмотря на то, что региональные субъекты часто имеют более широкий доступ к знаниям и материальным ресурсам. Региональные субъекты, которые стремятся сохранить политически нейтральный профиль, одновременно создавая межуровневые связи, могут особенно не решаться решать эти ключевые социальные и политические вопросы.

Кроме того, хотя многоуровневая сеть управления водными ресурсами для Центральной Америки обладает небольшими структурами, которые могут одновременно способствовать сотрудничеству, социальному обучению и распределению ресурсов, факт остается фактом: в регионе сохраняются серьезные проблемы для развития и управления водными ресурсами.Сетевые структуры в конечном итоге представляют собой потенциал для облегчения различных процессов управления, а лежащие в основе социальные и политические проблемы, такие как асимметрия власти и низкий уровень социального капитала, могут препятствовать выгодам, которые эти структуры могут предоставить (Генри и Воллан, 2014 г., Моррисон и др., 2017 г.). На практике программы развития могут отдавать приоритет наращиванию социального капитала и доверия между местными участниками, а также облегчению взаимодействия и обменов между различными региональными участниками, чтобы получить доступ к преимуществам этих сетевых структур.Поскольку интерес к региональному управлению продолжает расти, остается критически важным адаптировать стратегии к уникальным потребностям и обстоятельствам, с которыми сталкиваются населенные пункты в семи странах Центральной Америки. То, что региональное управление не является панацеей, неудивительно, и это подтверждается результатами ERGM, которые демонстрируют, что помимо сильного гомофильного эффекта существуют различия в базовой активности субъектов в каждой из стран.

Высокоуровневая цель данной статьи состояла в том, чтобы довести формальную сетевую модель, сети малого мира, до эмпирического контекста и оценить полезность этого подхода.Хотя анализ проливает свет на ряд интересных выводов, представленных здесь, будущие исследования должны расширить эту программу исследований, изучив различные формы сотрудничества и дополнительные социальные и экологические переменные. По-прежнему существует острая необходимость в эмпирических исследованиях, которые связывают сетевые структуры с биофизическими и социально-политическими результатами, и наша гипотеза о преимуществах сетей малого мира не может быть полностью проверена без данных о результатах, которые количественно определяют производительность сетей малого мира в сравнении. к другим типологиям сетей.Чтобы оценить распространенность сетей малого мира в различных условиях, также важно сравнить топологии сетей в различных социально-экологических контекстах. Наконец, сети управления постоянно развиваются, и мы признаем, что рассматриваемая здесь сеть является поперечным сечением. Объединение сети панельных серий и данных о результатах из многих различных социально-экологических систем должно стать основной целью будущих исследований многоуровневого управления. Наша способность связывать эволюцию сетей и связанных с ними социальных процессов с результатами также зависит от исследовательских проектов, которые могут более полно наблюдать и измерять сети, наряду с постоянным развитием статистических методов, которые способны делать выводы о сетевых структурах и процессах в присутствии. ненаблюдаемых ссылок.

ВЫВОДЫ

Наш анализ подчеркивает полезность применения идеи сетей малого мира для анализа структуры многоуровневой сети управления водными ресурсами в Центральной Америке. Сети малого мира соответствуют требованиям полицентрических систем управления для облегчения сотрудничества, социального обучения и распределения ресурсов. Это говорит о том, что развитие регионального управления водными ресурсами в Центральной Америке может быть положительным ответом на возникающую взаимозависимость от глобальных процессов.Однако наш анализ ограничен во времени и пространстве; необходима дополнительная сравнительная работа, чтобы понять, как сети развиваются с течением времени в различных социально-экологических контекстах, включая роль внутренних и международных политических институтов на макроуровне. Такой анализ должен в конечном итоге связать структуру сетей управления и полицентричных институтов с экологическими результатами и институциональной устойчивостью перед лицом изменений. Более того, мы не готовы утверждать, что сети малого мира являются панацеей для анализа сетей управления.Скорее, они обеспечивают экономную и простую теоретическую основу, которая связана со сложными идеями, касающимися сотрудничества, обучения и других социальных процессов в управлении. Могут быть полезны и другие простые теоретические модели, или может оказаться, что полицентрические системы слишком сложны, чтобы их можно было подобрать для любого из существующих подходов в сетевой науке.

БЛАГОДАРНОСТИ

Ранние версии этого документа ранее были представлены на конференции по политическим сетям 2015 года и конференции Sunbelt Social Networks в 2016 году.Авторы хотели бы поблагодарить Мануэля Фишера, Мэтью Гамильтона, Лориена Ясни, Филипа Лейфельда, Майкла Леви, Центр экологической политики и поведения Калифорнийского университета в Дэвисе и их анонимных рецензентов за все полезные комментарии и критические замечания, предоставленные в ходе этого исследования. проект.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

Адгер, У. Н., К. Браун и Э. Л. Томпкинс. 2005 а . Политическая экономия кросс-масштабных сетей в совместном управлении ресурсами. Экология и общество 10 (2): 9.http://dx.doi.org/10.5751/ES-01465-100209

Адгер, В. Н., Т. П. Хьюз, К. Фолке, С. Р. Карпентер и Дж. Рокстрём. 2005 b . Социально-экологическая устойчивость к прибрежным бедствиям. Наука 309 (5737): 1036-1039. http://dx.doi.org/10.1126/science.1112122

Андериес, Дж. М., М. А. Янссен и Э. Остром. 2004. Структура для анализа устойчивости социально-экологических систем с институциональной точки зрения. Экология и общество 9 (1): 18.http://dx.doi.org/10.5751/ES-00610-0

Barabási, A.-L., and R. Albert. 1999. Появление масштабирования в случайных сетях. Наука 286 (5439): 509-512. http://dx.doi.org/10.1126/science.286.5439.509

Барретт, К. Б., К. Брэндон, К. Гибсон и Х. Гьертсен. 2001. Сохранение тропического биоразнообразия в условиях слабости институтов. BioScience 51 (6): 497-502. http://dx.doi.org/10.1641/0006-3568(2001)051[0497:CTBAWI visible2.0.CO;2

Берардо Р. и М.Любель. 2016. Понимание того, что формирует полицентричную систему управления. Обзор государственного управления 76 (5): 738-751. http://dx.doi.org/10.1111/puar.12532

Берардо Р. и Дж. Т. Шольц. 2010. Самоорганизующиеся политические сети: риск, выбор партнеров и сотрудничество в эстуариях. Американский журнал политических наук 54 (3): 632-649. http://dx.doi.org/10.1111/j.1540-5907.2010.00451.x

Беркес, Ф. 2004. Переосмысление сохранения на уровне сообществ. Биология сохранения 18 (3): 621-630. http://dx.doi.org/10.1111/j.1523-1739.2004.00077.x

Беркес, Ф. 2007. Сохранение на уровне сообществ в глобализированном мире. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки 104 (39): 15188-15193. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0702098104

Беркес Ф. и Н. Дж. Тернер. 2006. Знания, обучение и эволюция природоохранной практики для устойчивости социально-экологической системы. Экология человека 34 (4): 479-494. http://dx.doi.org/10.1007/s10745-006-9008-2

Bodin, Ö. 2017. Совместное экологическое руководство: достижение коллективных действий в социально-экологических системах. Наука 357 (6352): eaan1114. http://dx.doi.org/10.1126/science.aan1114

Bodin, Ö., And B. I. Crona. 2009. Роль социальных сетей в управлении природными ресурсами: какие модели взаимоотношений имеют значение? Глобальное изменение окружающей среды 19 (3): 366-374.http://dx.doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2009.05.002

Боден, О., Б. Крона и Х. Эрнстсон. 2006. Социальные сети в управлении природными ресурсами: чему можно научиться со структурной точки зрения? Экология и общество 11 (2): r2. http://dx.doi.org/10.5751/ES-01808-1102r02

Bodin, О., B. Crona, M. Thyresson, A.-L. Гольц и М. Тенгё. 2014. Успех сохранения как функция хорошего согласования социальных и экологических структур и процессов. Биология сохранения 28 (5): 1371-1379.http://dx.doi.org/10.1111/cobi.12306

Боден, О., Дж. Робинс, Р. Р. Дж. Макаллистер, А. М. Герреро, Б. Крона, М. Тенгё и М. Любелл. 2016. Теоретические преимущества и ограничения в совместном управлении окружающей средой: трансдисциплинарный социально-экологический сетевой подход для эмпирических исследований. Экология и общество 21 (1): 40. http://dx.doi.org/10.5751/ES-08368-210140

Боргатти, С. П. и М. Г. Эверетт. 2000. Модели структур ядра / периферии. Социальные сети 21 (4): 375-395. http://dx.doi.org/10.1016/S0378-8733(99)00019-2

Баттс, К. Т. 2008. Анализ социальных сетей с помощью sna. Журнал статистического программного обеспечения 24 (6): 1-51. http://dx.doi.org/10.18637/jss.v024.i06

Карлссон, Л. Г., и А. К. Сандстрём. 2007. Сетевое управление общим достоянием. Международный журнал общин 2 (1): 33-54. http://dx.doi.org/10.18352/ijc.20

Кэш, Д. У., У. Н. Адгер, Ф.Беркес, П. Гарден, Л. Лебель, П. Олссон, Л. Причард и О. Янг. 2006. Масштаб и межмасштабная динамика: управление и информация в многоуровневом мире. Экология и общество 11 (2): 8. http://dx.doi.org/10.5751/ES-01759-110208

Csárdi, G., and T. Nepusz. 2006. Программный комплекс igraph для комплексных сетевых исследований. InterJournal, Complex Systems 1695 (5): 1-9.

Дэвис, Г. Ф., М. Ю и У. Э. Бейкер. 2003. Маленький мир американской корпоративной элиты, 1982–2001 годы. Стратегическая организация 1 (3): 301-326. http://dx.doi.org/10.1177/14761270030013002

Дэвис С., П. Хикс и А. Покасангре. 2014. Шесть факторов улучшения услуг водоснабжения в сельской местности в Центральной Америке . Глобальная водная инициатива.

Dodman, D., and D. Mitlin. 2013. Проблемы адаптации на уровне сообществ: обнаружение потенциала трансформации. Журнал международного развития 25 (5): 640-659. http://dx.doi.org/10.1002/jid.1772

Даксбери, С. В. 2018. Диагностика мультиколлинеарности в моделях экспоненциальных случайных графов . Open Science Framework.

Энгл, Н. Л. и М. К. Лемос. 2010. Распаковка управления: создание адаптивного потенциала речных бассейнов Бразилии к изменению климата. Глобальное изменение окружающей среды 20 (1): 4-13. http://dx.doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2009.07.001

Фолке К., С. Карпентер, Т. Элмквист, Л. Гандерсон, К. С. Холлинг и Б. Уокер. 2002 г.Устойчивость и устойчивое развитие: создание адаптивного потенциала в мире преобразований. AMBIO 31 (5): 437-440. http://dx.doi.org/10.1579/0044-7447-31.5.437

Фолке, К., Т. Хан, П. Олссон и Дж. Норберг. 2005. Адаптивное управление социально-экологическими системами. Ежегодный обзор окружающей среды и ресурсов 30 (1): 441-473. http://dx.doi.org/10.1146/annurev.energy.30.050504.144511

Гарсиа-Лопес, Г. А. 2013. Масштабирование снизу вверх и сверху вниз: влияние многоуровневого управления на общинное лесное хозяйство в Дуранго, Мексика. Международный журнал общин 7 (2): 406-431. http://dx.doi.org/10.18352/ijc.437

Гибсон, К. К., Э. Остром и Т. К. Ан. 2000. Концепция масштаба и человеческое измерение глобальных изменений: обзор. Экологическая экономика 32 (2): 217-239. http://dx.doi.org/10.1016/S0921-8009(99)00092-0

Глейк, П. Х. и Н. Аджами. 2014. Объем воды в мире 8: двухгодичный отчет о пресноводных ресурсах . Island Press.

Герреро, А.М., Э. Боден, Р. Р. Дж. Макаллистер и К. А. Уилсон. 2015 а . Достижение социально-экологического соответствия за счет совместного управления снизу вверх: эмпирическое исследование. Экология и общество 20 (4): 41. http://dx.doi.org/10.5751/ES-08035-200441

Герреро А. М., Р. Р. Дж. Макалистер и К. А. Уилсон. 2015 b . Достижение межуровневого сотрудничества для крупномасштабных природоохранных инициатив. Письма о сохранении 8 (2): 107-117. http: //dx.doi.org / 10.1111 / conl.12112

Gupta, J., and C. Pahl-Wostl. 2013. Глобальное руководство водными ресурсами в контексте глобального и многоуровневого управления: его потребности, формы и проблемы. Экология и общество 18 (4): 53. http://dx.doi.org/10.5751/ES-05952-180453

Гамильтон, М. и М. Любелл. 2017. Совместное управление адаптацией к изменению климата в пространственном и институциональном масштабах. Журнал политических исследований 46 (2): 222-247. http://dx.doi.org/10.1111/psj.12224

Хэндкок, М. С., Д. Р. Хантер, К. Т. Баттс, С. М. Гудро и М. Моррис. 2008. statnet: программные инструменты для представления, визуализации, анализа и моделирования сетевых данных. Журнал статистического программного обеспечения 24 (1): 1548-7660. http://dx.doi.org/10.18637/jss.v024.i01

Ханнеман, Р. А. и М. Риддл. 2005. Работа с сетевыми данными. Страница знакомства с методами социальных сетей . Калифорнийский университет, Риверсайд, Риверсайд, Калифорния, США.

Генри А. Д. 2017. Сегрегация в сети и изучение политики. Страницы 559-587 в Дж. Н. Виктор, А. Х. Монтгомери и М. Н. Любелл. редакторы. Оксфордский справочник политических сетей . Издательство Оксфордского университета.

Генри А. Д. и Б. Воллан. 2014. Сети и проблема устойчивого развития. Ежегодный обзор окружающей среды и ресурсов 39 (1): 583-610. http://dx.doi.org/10.1146/annurev-environ-101813-013246

Hileman, J., М. Т. А. Бастос и М. Любелл. 2018. Устойчивость и парадокс организации мостов: проблема выхода из региональных сетей управления водными ресурсами в Центральной Америке. Общество и природные ресурсы 31 (6): 683-697. http://dx.doi.org/10.1080/08941920.2017.1423436

Хайлман, Дж., П. Хикс и Р. Джонс. 2016. Альтернативная структура для анализа и управления конфликтами в интегрированном управлении водными ресурсами (ИУВР): объединение теории и практики. Международный журнал развития водных ресурсов 32 (5): 675-691.http://dx.doi.org/10.1080/077.2015.1076719

Хантер, Д. Р. 2007. Изогнутые экспоненциальные модели семьи для социальных сетей. Социальные сети 29 (2): 216-230. http://dx.doi.org/10.1016/j.socnet.2006.08.005

Ика, Л. А. и Дж. Доннелли. 2017. Условия успеха для международных проектов по развитию потенциала. Международный журнал управления проектами 35 (1): 44-63. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijproman.2016.10.005

Джексон, М.О. 2008. Социально-экономические сети . Princeton University Press, Принстон, Нью-Джерси, США.

Янссен, М.А., Э. Боден, Дж. М. Андерис, Т. Элмквист, Х. Эрнстсон, Р. Р. Дж. Макаллистер, П. Олссон и П. Райан. 2006. К сетевой перспективе изучения устойчивости социально-экологических систем. Экология и общество 11 (1): 15. http://dx.doi.org/10.5751/ES-01462-110115

Кеохейн, Р. 2002. Власть и управление в частично глобализированном мире .Психология Press.

Куздас К. и А. Вик. 2014. Сценарии управления для решения водных конфликтов и последствий изменения климата. Наука об окружающей среде и политика 42: 181-196. http://dx.doi.org/10.1016/j.envsci.2014.06.007

Лебель, Л., Дж. М. Андерис, Б. Кэмпбелл, К. Фолк, С. Хэтфилд-Доддс, Т. П. Хьюз и Дж. Уилсон. 2006. Управление и способность управлять устойчивостью региональных социально-экологических систем. Экология и общество 11 (1): 19.http://dx.doi.org/10.5751/ES-01606-110119

Lemos, M.C., and A. Agrawal. 2006. Экологическое руководство. Ежегодный обзор окружающей среды и ресурсов 31 (1): 297-325. http://dx.doi.org/10.1146/annurev.energy.31.042605.135621

Леви М.А. и М.Н. Любелл. 2017. Инновации, сотрудничество и структура трех региональных сетей устойчивого сельского хозяйства в Калифорнии. Региональные изменения окружающей среды 18 (4): 1235-1246. http://dx.doi.org/10.1007/s10113-017-1258-6

Ломи, А., Г. Робинс и М. Транмер. 2016. Введение в многоуровневые социальные сети. Социальные сети 44: 266-268. http://dx.doi.org/10.1016/j.socnet.2015.10.006

Любелл, м. 2013. Управляющая институциональная сложность: экология игровой структуры. Журнал политических исследований 41 (3): 537-559. http://dx.doi.org/10.1111/psj.12028

Любелл, М., Дж. Робинс и П. Ван. 2014. Сетевая структура и институциональная сложность в экологии водных игр. Экология и общество 19 (4): 23. http://dx.doi.org/10.5751/ES-06880-1

Любель М., Дж. Шольц, Р. Берардо и Г. Робинс. 2012. Проверка теории политики с помощью статистических моделей сетей. Журнал политических исследований 40 (3): 351-374. http://dx.doi.org/10.1111/j.1541-0072.2012.00457.x

Мани Д. и Дж. Муди. 2014. Выход за рамки стилизованных экономических сетевых моделей: гибридный мир сети собственности индийских фирм. Американский журнал социологии 119 (6): 1629-1669.http://dx.doi.org/10.1086/676040

Макаллистер, Р. Р. Дж., К. Дж. Робинсон, А. Браун, К. Маклин, С. Перри и С. Лю. 2017. Уравновешивание сотрудничества с координацией: оспаривание искоренения в австралийской системе биозащиты вредителей и болезней растений. Международный журнал общин 11 (1): 330-354. http://dx.doi.org/10.18352/ijc.701

Макаллистер, Р. Р. Дж., К. Дж. Робинсон, К. Маклин, А. М. Герреро, К. Коллинз, Б. М. Тейлор и П. Дж. Де Барро. 2015 г.От местного к центральному: сетевой анализ того, кто управляет вспышками вредителей и болезней растений в разных масштабах. Экология и общество 20 (1): 67. http://dx.doi.org/10.5751/ES-07469-200167

Милграм, С. 1967. Проблема маленького мира. Психология сегодня 2 (1): 60-67.

Mohan, G., and K. Stokke. 2000. Совместное развитие и расширение прав и возможностей: опасности локализма. Квартал Третьего мира 21 (2): 247-268. http://dx.doi.org/10.1080/014365
004346

Моррисон, Т.Х., У. Н. Адджер, К. Браун, М. К. Лемос, Д. Хайтема и Т. П. Хьюз. 2017. Смягчение последствий и адаптация в полицентрических системах: источники силы в достижении коллективных целей. ПРОВОДА Изменение климата 8 (5): e479. http://dx.doi.org/10.1002/wcc.479

Нельсон, Ф. 2009. Сохранение и помощь: разработка более эффективных инвестиций в реформу управления природными ресурсами. Биология сохранения 23 (5): 1102-1108. http://dx.doi.org/10.1111/j.1523-1739.2009.01195.x

Ньюман, М., А.-Л. Барабаши и Д. Дж. Уоттс. 2006. Структура и динамика сетей . Princeton University Press, Принстон, Нью-Джерси, США. http://dx.doi.org/10.1515/9781400841356

Ньюман, М. Э. Дж. И Д. Дж. Уоттс. 1999. Ренормализационный групповой анализ сетевой модели малого мира. Physics Letters A 263 (4-6): 341-346. http://dx.doi.org/10.1016/S0375-9601(99)00757-4

Олссон, П., К. Фолке и Ф. Беркес. 2004. Адаптивное управление для повышения устойчивости социально-экологических систем. Экологический менеджмент 34 (1): 75-90. http://dx.doi.org/10.1007/s00267-003-0101-7

Олссон П., Л. Х. Гандерсон, С. Р. Карпентер, П. Райан, Л. Лебель, К. Фолке и К. С. Холлинг. 2006. Стрельба по порогам: навигационные переходы к адаптивному управлению социально-экологическими системами. Экология и общество 11 (1): 18. http://dx.doi.org/10.5751/ES-01595-110118

Остром, Э. 1990. Управление общим достоянием: эволюция институтов коллективных действий .Издательство Кембриджского университета.

Остром, Е. 2009. Общая основа для анализа устойчивости социально-экологических систем. Наука 325 (5939): 419-422. http://dx.doi.org/10.1126/science.1172133

Пал-Востл, C. 2015. Многоуровневое и межуровневое управление. Страницы 99-124 в Управление водными ресурсами перед лицом глобальных изменений: от понимания к преобразованию . Издательство Springer International. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-21855-7_6

Пал-Востль, К., М. Крэпс, А. Девульф, Э. Мостерт, Д. Табара и Т. Тайлье. 2007. Социальное обучение и управление водными ресурсами. Экология и общество 12 (2): 5. http://dx.doi.org/10.5751/ES-02037-120205

Pahl-Wostl, C., J. Gupta, and D. Petry. 2008. Управление и глобальная водная система: теоретическое исследование. Глобальное управление 14 (4): 419-435.

Пьетри Д. М., Т. С. Стивенсон и П. Кристи. 2015. Инициатива «Коралловый треугольник» и региональные обмены: укрепление потенциала через региональную обучающую сеть. Глобальное изменение окружающей среды 33: 165-176. http://dx.doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2015.05.005

Pretty, J. и H. Ward. 2001. Социальный капитал и окружающая среда. Мировое развитие 29 (2): 209-227. http://dx.doi.org/10.1016/S0305-750X(00)00098-X

R Основная группа разработчиков. 2016. R: язык и среда для статистических вычислений . CRAN, Вена, Австрия.

Робинсон, Л. У. и Ф. Беркес. 2011. Многоуровневое участие для создания адаптивного потенциала: официальное взаимодействие агентства и сообщества в северной Кении. Глобальное изменение окружающей среды 21 (4): 1185-1194. http://dx.doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2011.07.012

Сабатье, П. А. 1988. Рамки пропагандистской коалиции изменения политики и роль в ней ориентированного на политику обучения. Науки о политике 21 (2-3): 129-168. http://dx.doi.org/10.1007/BF00136406

Сабатье П. и Х. Дженкинс-Смит. 1993. Изменение политики и обучение: подход коалиции правозащитников . Westview Press, Боулдер, Колорадо, США.

А. Сандстрём и Л. Карлссон. 2008. Производительность политик сетей: взаимосвязь между сетевой структурой и производительностью сети. Журнал политических исследований 36 (4): 497-524. http://dx.doi.org/10.1111/j.1541-0072.2008.00281.x

Тейлор, Р.Г., Б. Скэнлон, П. Делл, М. Роделл, Р. ван Бик, Ю. Вада, Л. Лонгевернь, М. Леблан, Дж. С. Фамильетти, М. Эдмундс, Л. Коников, Т. Р. Грин, Дж. Чен, М. Танигучи, МФУ Биркенс, А. Макдональд, Я. Фан, РММаксвелл, Я. Йехиели, Дж. Дж. Гурдак, Д. М. Аллен, М. Шамсуддуха, К. Хискок, П. Ж.-Ф. Да, И. Холман и Х. Трейдель. 2013. Подземные воды и изменение климата. Nature Climate Change 3 (4): 322-329. http://dx.doi.org/10.1038/nclimate1744

Uzzi, B., L.A. Amaral, and F. Reed-Tsochas. 2007. Сети малого мира и исследования в области управления: обзор. Европейский обзор менеджмента 4 (2): 77-91. http://dx.doi.org/10.1057/palgrave.emr.1500078

Уззи, Б.и J. Spiro. 2005. Сотрудничество и творчество: проблема маленького мира. Американский журнал социологии 111 (2): 447-504. http://dx.doi.org/10.1086/432782

Вёрёсмарти, К. Дж., П. Грин, Дж. Солсбери и Р. Б. Ламмерс. 2000. Глобальные водные ресурсы: уязвимость от изменения климата и роста населения. Наука 289 (5477): 284-288. http://dx.doi.org/10.1126/science.289.5477.284

Ван П., Дж. Робинс, П. Паттисон и Э. Лазега. 2013. Экспоненциальные модели случайных графов для многоуровневых сетей. Социальные сети 35 (1): 96-115. http://dx.doi.org/10.1016/j.socnet.2013.01.004

Вассерман, С., и К. Фауст. 1994. Анализ социальных сетей: методы и приложения . Издательство Кембриджского университета.

Ватт, Д. Дж. 1999. Сети, динамика и феномен малого мира. Американский журнал социологии 105 (2): 493-527. http://dx.doi.org/10.1086/210318

Ватт, Д. Дж. И С. Х. Строгац. 1998. Коллективная динамика сетей «маленького мира». Nature 393 (6684): 440-442. http://dx.doi.org/10.1038/30918

Wyborn, C., and R.P.Bixler. 2013. Сотрудничество и вложенное экологическое руководство: зависимость от масштаба, масштабирование и межуровневые взаимодействия в совместном сохранении. Журнал экологического менеджмента 123: 58-67. http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2013.03.014

Yi, H., and J. T. Scholz. 2016. Политические сети в сложных подсистемах управления: наблюдение и сравнение гиперссылок, СМИ и партнерских сетей. Журнал политических исследований 44 (3): 248-279. http://dx.doi.org/10.1111/psj.12141

Янг, О. 1999. Эффективность международных экологических режимов: причинно-следственные связи и поведенческие механизмы . MIT Press.

Янг, О. 2006. Вертикальное взаимодействие между зависящими от масштаба экологическими и ресурсными режимами. Экология и общество 11 (1): 27. http://dx.doi.org/10.5751/ES-01519-110127

Адрес корреспондента:
Джейкоб Хилман
Департамент экологической науки и политики
1023 Уиксон Холл
Авеню Уан Шилдс,
Дэвис, Калифорния 95616
Джейкоб[email protected]

Объяснение 6 сетевых топологий [включая схемы]

Что такое топология сети?

Топология сети — это описание расположения узлов (например, сетевых коммутаторов и маршрутизаторов) и соединений в сети, часто представленное в виде графа.

Какими бы идентичными ни были две организации, нет двух абсолютно одинаковых сетей. Однако многие организации полагаются на хорошо зарекомендовавшие себя модели топологии сети.Сетевые топологии описывают, как устройства подключаются друг к другу и как данные передаются от одного узла к другому.

Логическая сетевая топология — это концептуальное представление того, как устройства работают на определенных уровнях абстракции. Физическая топология подробно описывает, как устройства физически связаны. И логические, и физические топологии могут быть представлены в виде визуальных диаграмм.

Карта топологии сети — это карта , которая позволяет администратору видеть физическую схему сети подключенных устройств .Наличие карты топологии сети очень полезно для понимания того, как устройства подключаются друг к другу, и лучших методов устранения неполадок.

Типы топологии сети

Существует множество различных типов топологий, на которых сегодня и в прошлом строились корпоративные сети. Некоторые из сетевых топологий, которые мы собираемся рассмотреть, включают топологию шины , кольцевую топологию , звездообразную топологию , ячеистую топологию и гибридную топологию .

Какие типы топологии сети?

• Топология шины Простая компоновка и дешевый, но уязвимый к сбоям и подходящий только для небольших объемов трафика. В настоящее время не используется в офисных сетях, но все еще встречается в некоторых потребительских товарах.
• Кольцевая топология Простая в управлении и с низким риском столкновения, но зависит от того, что все узлы включены и находятся в полном рабочем состоянии. Сегодня редко используется.
• Топология «звезда» Все устройства подключены к центральному коммутатору, что упрощает добавление новых узлов без перезагрузки всех подключенных в данный момент устройств.Эта топология позволяет эффективно использовать кабель и проста в администрировании. С другой стороны, здоровье коммутатора жизненно важно. Эта топология требует мониторинга и обслуживания. Однако это часто встречающаяся топология.
• Древовидная топология Иерархический макет, который связывает вместе группы узлов. Создает родительско-дочерние зависимости между корневыми узлами и обычными узлами. Этот макет может быть уязвим для сбоя, если у корневого узла есть проблема. Эта топология сложна и трудна в управлении, и в ней используется много кабелей.
• Ячеистая топология Каждый узел подключен к любому другому режиму с помощью прямого канала. Эта топология создает очень надежную сеть, но требует большого количества кабеля и ее сложно администрировать. Сети Wi-Fi делают эту топологию более доступной.
• Гибридная топология Объединяет две или несколько стандартных топологий. Это может быть хорошим решением для быстрого создания соединения различных существующих сетей в единую систему. Не путайте термин «гибридная сетевая топология» с «гибридной системой» — термин, который применяется к комбинации локальных и облачных ресурсов.

Топология шины

Плюсов:

• Простая установка
• Требуется меньше кабелей, чем при топологии Mesh и звезда
• Товары для малого бизнеса
• Низкая стоимость
• Простота управления и расширения

Минусы:

• Производительность магистрали критична
• Легко загружен в периоды пиковой нагрузки
• Эффективность быстро снижается с каждым добавленным узлом
• Данные могут перемещаться только в одном направлении в любой момент времени

Шинная топология — это тип сети, в котором каждое устройство подключено к одному кабелю, идущему от одного конца сети к другому.Этот тип сетевой топологии часто называют линейной топологией . В топологии шины данные передаются только в одном направлении. Если топология шины имеет две конечные точки, то она называется топологией линейной шины .

В небольших сетях с такой топологией для соединения устройств между собой используется коаксиальный кабель или кабель RJ45. Однако схема топологии шины устарела, и вы вряд ли встретите компанию, использующую топологию шины сегодня.

Преимущества

Шинная топология часто использовалась в небольших сетях.Одна из основных причин заключается в том, что они сохраняют простую компоновку . Все устройства подключаются к одному кабелю, поэтому вам не нужно управлять сложной топологической настройкой.

Компоновка также помогла сделать топологии шины рентабельными, поскольку они могут работать с одним кабелем . В случае, если необходимо добавить больше устройств, вы можете просто присоединить свой кабель к другому кабелю.

Недостатки

Однако использование одного кабеля означает, что топология шины имеет единственную точку отказа .Если кабель выйдет из строя, вся сеть выйдет из строя. Отказ кабеля будет стоить организациям много времени, пока они попытаются возобновить работу. Кроме того, высокий сетевой трафик снизит производительность сети , поскольку все данные передаются по одному кабелю.

Это ограничение делает шинную топологию подходящей только для небольших сетей. Основная причина в том, что чем больше у вас сетевых узлов, тем медленнее будет ваша скорость передачи. Также стоит отметить, что топологии шин ограничены в том смысле, что они являются полудуплексными , что означает, что данные не могут передаваться в двух противоположных направлениях одновременно.

См. Также: Мониторинг сети, серверов и приложений для малых и средних предприятий

Кольцевая топология

Плюсов:

• Низкая частота столкновений
• Низкая стоимость
• Подходит для малого бизнеса
• Опция двойного кольца обеспечивает непрерывность за счет резервирования

Минусы:

• Один неисправный узел приведет к отключению всей сети
• Требуется обширное профилактическое обслуживание и контроль
• Производительность быстро падает с каждым дополнительным узлом
• Реорганизация сети требует полного отключения системы

В сетях с кольцевой топологией компьютеры соединены друг с другом в кольцевом формате. Каждое устройство в сети будет иметь двух соседей , не больше и не меньше. Кольцевые топологии обычно использовались в прошлом, но вам будет трудно найти предприятие, которое все еще использует их сегодня.

Первый узел подключается к последнему узлу, чтобы связать петлю вместе. Вследствие того, что пакеты размещаются в этом формате, они должны проходить через все сетевые узлы на пути к месту назначения.

В этой топологии выбирается один узел для настройки сети и мониторинга других устройств.Кольцевые топологии — полудуплекс , но также могут быть полнодуплексными . Чтобы сделать кольцевую топологию полнодуплексной, вам потребуется два соединения между сетевыми узлами, чтобы сформировать двойную кольцевую топологию .

Двойная кольцевая топология

Как упоминалось выше, если кольцевые топологии сконфигурированы как двунаправленные, то они упоминаются как двойные кольцевые топологии. Топологии с двойным кольцом предоставляют каждому узлу два соединения, по одному в каждом направлении. Таким образом, данные могут течь в направлении по часовой стрелке, или против часовой стрелки, .

Преимущества

При кольцевой топологии риск коллизий пакетов очень низок, из-за использования протоколов на основе маркеров, которые позволяют только одной станции передавать данные в заданное время. Это усугубляется тем фактом, что данные могут перемещаться через сетевые узлы с высокой скоростью , которая может быть увеличена при добавлении дополнительных узлов.

Топологии с двумя кольцами обеспечивают дополнительный уровень защиты, поскольку они на более устойчивы к сбоям .Например, если кольцо внутри узла выходит из строя, тогда другое кольцо может активировать его и создать резервную копию. Кольцевые топологии также были низкими по стоимости для установки .

Недостатки

Одна из причин, по которой были заменены кольцевые топологии, заключается в том, что они очень уязвимы для сбоев. Отказ одного узла может вывести из строя всю сеть . Это означает, что сетями с кольцевой топологией необходимо постоянно управлять, чтобы гарантировать, что все сетевые узлы находятся в хорошем состоянии.Однако, даже если бы узлы были в хорошем состоянии, ваша сеть все равно могла быть отключена из-за отказа линии передачи!

Кольцевые топологии также вызывают проблемы масштабируемости . Например, пропускная способность распределяется между всеми устройствами в сети. Кроме того, , чем больше устройств добавлено в сеть , тем больше задержка связи в сети. Это означает, что количество устройств, добавленных в топологию сети, необходимо тщательно контролировать, чтобы убедиться, что сетевые ресурсы не превышают их предельные значения.

Внесение изменений в кольцевую топологию было также сложным, потому что вам необходимо выключить сеть, чтобы внести изменения в существующие узлы или добавить новые узлы . Это далеко не идеально, так как вам нужно будет учитывать время простоя каждый раз, когда вы захотите внести изменения в топологическую структуру!

См. Также: Инструменты для контроля пропускной способности

Звездная топология

Плюсов:

• Простое управление из одной точки — коммутатор
• Легко добавлять и удалять узлы
• прочный
• Низкое использование кабеля
• Товары для малого бизнеса

Минусы:

• Требуется специализированное сетевое оборудование (коммутатор)
• Делает сеть зависимой от производительности коммутатора
• Конечное количество портов коммутатора ограничивает размер сети

Топология «звезда» — это топология, в которой каждый узел сети подключен к одному центральному коммутатору.Каждое устройство в сети напрямую подключено к коммутатору и косвенно связано со всеми остальными узлами. Связь между этими элементами заключается в том, что центральный сетевой концентратор является сервером, а другие устройства рассматриваются как клиенты. Центральный узел отвечает за управление передачей данных по всей сети и действует как повторитель. В звездообразной топологии компьютеры подключаются коаксиальным кабелем, витой парой или оптоволоконным кабелем.

Преимущества

Топологии

«звезда» используются чаще всего, поскольку может управлять всей сетью из одного места : центрального коммутатора.Как следствие, если узел, который не является центральным, выйдет из строя, сеть останется в рабочем состоянии. Это дает звездообразным топологиям уровень защиты от сбоев, которые не всегда присутствуют в других конфигурациях топологии. Точно так же вы, , можете добавлять новые компьютеры, не отключая сеть , как если бы вы использовали кольцевую топологию.

С точки зрения физической структуры сети для топологии «звезда» требуется меньше кабелей, чем для топологии других типов. Это упрощает настройку и управление им в долгосрочной перспективе.Простота общей конструкции сети значительно упрощает администраторам поиск и устранение неисправностей при работе со сбоями производительности сети.

Недостатки

Хотя топология «звезда» может быть относительно защищена от сбоев, , если центральный коммутатор выйдет из строя, тогда вся сеть выйдет из строя . Таким образом, администратор должен внимательно следить за состоянием центрального узла, чтобы убедиться, что он не выйдет из строя. Производительность сети также привязана к конфигурации центрального узла и производительности .Топологиями типа «звезда» легко управлять в большинстве случаев, но их установка и использование обходятся недешево.

Топология дерева

Плюсов:

• Сочетание шинной и звездообразной топологий
• Простота управления
• Легко расширяется
• Подходит для среднего бизнеса

Минусы:

• Сеть зависит от состояния корневого узла
• Требуется опыт работы в сети
• Включает в себя много кабеля
• Более крупные реализации требуют программного обеспечения для мониторинга
• Можно дорого

Как следует из названия, сеть с древовидной топологией — это структура, имеющая форму дерева с множеством ветвей.Топологии дерева имеют корневой узел , который подключен к другой иерархии узлов. Иерархия — это иерархия «родитель-потомок» , где существует только одно взаимное соединение между двумя подключенными узлами. Как правило, древовидная топология должна иметь три уровня иерархии для такой классификации. Эта форма топологии используется в глобальных сетях для поддержки множества разнесенных устройств.

Преимущества

Основная причина, по которой используются древовидные топологии , — это расширение шинных и звездообразных топологий .В этом иерархическом формате легко добавлять дополнительные узлы в сеть, когда ваша организация растет в размерах. Этот формат также хорошо подходит для поиска ошибок и устранения неполадок , поскольку вы можете систематически проверять наличие проблем с производительностью сети по всему дереву.

Недостатки

Самым значительным недостатком древовидной топологии является корневой узел. Если корневой узел выходит из строя, все его поддеревья становятся секционированными. . В сети по-прежнему будет частичное соединение между другими устройствами, такими как родительский узел отказавшего узла.

Поддерживать сетевую систему тоже непросто, потому что чем больше узлов вы добавляете, тем труднее становится управлять сетью. Еще один недостаток древовидной топологии — количество необходимых кабелей. Кабели необходимы для подключения каждого устройства по всей иерархии, что делает схему сети более сложной по сравнению с более простой топологией.

Топология сетки

Плюсов:

• Высокая скорость передачи данных
• Надежная сеть, не зависящая от одного узла
• Очень безопасный
• Подходит для дорогостоящих сетей от малых до средних
• Легко определить неисправное оборудование

Минусы:

• Требуется очень большое количество кабеля
• Может быть сложно спрятать весь кабель
• Настраивается долго
• Требует тщательного планирования
• Существует ограничение на количество кабелей, которые может вместить каждый компьютер

Ячеистая топология — это соединение точка-точка, при котором узлы соединены между собой.В этой форме топологии данные передаются двумя способами : маршрутизация и лавинная маршрутизация . Маршрутизация — это когда узлы используют логику маршрутизации для определения кратчайшего расстояния до места назначения пакета. Напротив, при лавинной рассылке данные отправляются на все узлы в сети. Для работы флуда не требуется никакой логики маршрутизации.

Существует двух форм топологии сетки : топология частичной сетки и f ull топология сетки .При частичной топологии сетки большинство узлов связаны между собой, но есть несколько, которые подключены только к двум или трем другим узлам. Топология полной сетки — это когда все узлы связаны между собой.

Преимущества

Топологии

Mesh используются прежде всего потому, что они надежны. Взаимосвязанность узлов делает их чрезвычайно устойчивыми к сбоям . Нет сбоя на одной машине, который мог бы вывести из строя всю сеть. Отсутствие единой точки отказа — одна из причин, по которой эта топология является популярным выбором.Эта установка также защищена от взлома.

Недостатки

Однако сетчатые топологии далеки от совершенства. Они требуют огромного количества конфигурации после их развертывания. Топологическая схема более сложна, чем многие другие топологии, и это отражается в том, сколько времени требуется для настройки. Вам нужно будет проложить целый ряд новых проводов, которые могут оказаться довольно дорогими.

Гибридная топология

Плюсов:

• Очень гибкий
• Подходит для средних и крупных организаций
• Бесконечное расширение
• Возможность адаптации для оптимизации использования оборудования

Минусы:

• Требуется профессиональный менеджмент
• Требуется программное обеспечение для мониторинга
• Затраты на оборудование высоки

Когда топология состоит из двух или более различных топологий, она называется гибридной топологией.Гибридные топологии чаще всего встречаются на крупных предприятиях , где отдельные отделы имеют топологию сети, отличную от топологии другой топологии в организации. Соединение этих топологий вместе приведет к гибридной топологии. Как следствие, возможности и уязвимости зависят от типов связанных вместе топологий.

Преимущества

Существует множество причин, по которым используются гибридные топологии, но все они имеют одну общую черту: гибкость .Существует несколько ограничений на структуру сети, которые гибридная топология не может принять, и вы, , можете объединить несколько топологий в одну гибридную установку . Как следствие, гибридные топологии очень масштабируемы. Масштабируемость гибридных установок делает их хорошо подходящими для более крупных сетей.

Недостатки

К сожалению, гибридные топологии могут быть довольно сложными , в зависимости от топологий, которые вы решите использовать. Каждой топологией, которая является частью вашей гибридной топологии, необходимо управлять в соответствии с ее уникальными сетевыми требованиями.Это усложняет работу администраторов, поскольку им придется пытаться управлять несколькими топологиями, а не одной. Кроме того, создание гибридной топологии может оказаться довольно дорогостоящим .

См. Также: Network Discovery Tools and Software

Какую топологию выбрать?

Существует ряд факторов, которые необходимо учитывать при выборе топологии. Прежде чем выбирать топологию, вы должны внимательно рассмотреть следующее:

• Необходимая длина кабеля
• Тип кабеля
• Стоимость
• Масштабируемость

Во-первых, вам нужно принять во внимание длину кабеля, который вам нужен для обслуживания всех ваших сетевых устройств.Топология шины — самая легкая с точки зрения требований к кабелям. В этом смысле это самая простая топология для установки и покупки кабелей. Это связано со вторым фактором: необходимо учитывать тип кабеля , который вы собираетесь использовать. Типы кабелей варьируются от витых пар до коаксиальных кабелей и волоконно-оптических кабелей.

Стоимость установки топологии тоже очень важна. Чем сложнее выбранная вами топология, тем больше вам нужно будет заплатить в виде ресурсов и времени, чтобы создать такую ​​установку.

Последний фактор, который вы должны принять во внимание, — это масштабируемость. Если вы планируете масштабировать свою сетевую инфраструктуру в будущем, вы должны убедиться, что использует сеть, в которой легко добавлять устройства к . Сеть с топологией «звезда» идеально подходит для этого, потому что вы можете добавлять сетевые узлы с минимальными нарушениями. Это не так просто в кольцевой сети, потому что вы столкнетесь с простоем, если добавите какие-либо узлы.

Программное обеспечение для отображения топологии сети

Теперь, когда мы знаем различные типы топологии, пришло время подумать, как спроектировать вашу сеть с нуля.Существует несколько программных продуктов, которые позволяют создавать собственные схемы топологии сети. Диаграммы топологии сети показывают схему того, как ваша сеть соединяется вместе, и помогают создать эффективный дизайн сети. Он также предоставляет вам ориентир, который поможет вам при попытке запустить поиск и устранение неисправностей для исправления неисправностей.

Microsoft Visio

Существует множество различных продуктов для сопоставления топологии сети, но одним из наиболее широко используемых является Microsoft Visio .С Microsoft Visio вы можете построить свою сеть, добавив сетевые элементы на холст. Эта программа позволяет вам разработать схему топологии, детализирующую вашу сеть. Конечно, создание собственной сети не всегда идеально, особенно когда вы пытаетесь сопоставить более крупную компьютерную сеть.

SolarWinds Network Topology Mapper (БЕСПЛАТНЫЙ ПРОБНЫЙ ПЕРИОД)

В результате вы можете рассмотреть возможность использования другого инструмента, такого как SolarWinds Network Topology Mapper , который может автоматически обнаруживать устройства, подключенные к вашей сети.Автообнаружение удобно, потому что это означает, что вам не нужно вручную составлять структуру сети.

Картограф сетевой топологии SolarWinds
Скачать 14-дневную БЕСПЛАТНУЮ пробную версию

Обзор сетевых топологий

Топология сети, которую вы выбираете для своего предприятия, должна глубоко корениться в ваших требованиях к использованию. Количество узлов в вашей сети определит, сможете ли вы сделать это, используя топологию шины, или вам нужно будет развернуть более сложную сетку или гибридную установку.

Помните, что все топологии имеют свои преимущества и недостатки в зависимости от среды, в которой они применяются (даже те, которые уже устарели!). После того, как вы обдумали, какую топологию хотите использовать, можно переходить к ее развертыванию. Вы также можете узнать больше о документировании топологии сети с помощью CDP.

Один из хороших способов заранее спланировать — это использовать инструмент сопоставления топологии сети , чтобы составить схему сети, которую вы собираетесь использовать.Использование такого инструмента, как SolarWinds Network Topology Mapper , позволит вам изобразить вашу сеть на диаграмме для просмотра вашей топологической структуры в одном месте.

Часто задаваемые вопросы о топологии сети

Какая топология сети лучше всего подходит для крупного бизнеса?

Лучшая топология кабельной сети для крупных предприятий — это топология «звезда». Это связано с тем, что проще управлять с центральной консоли, поскольку управляющее программное обеспечение просто должно взаимодействовать с коммутатором, чтобы получить все функции управления трафиком.Гибридная топология иногда встречается как временное решение для соединения отделов во время планирования новой унифицированной системы.

Какая сетевая топология самая дешевая?

Для малых предприятий топология шины является самой дешевой и надежной топологией, поскольку ее можно использовать без покупки специализированного сетевого оборудования и не зависит от активности каждого узла.