Компьютерные сети

Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10

км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный

кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).

Еthernet-кабель.

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым

сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый

кабель (yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное включение.

Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным

коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не

превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-

кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь

один нагрузочный резистор.

Сheapernеt-кабель.

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-

кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-

омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять

миллионов бит / с.

При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются

повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую

стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат

производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных

разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель

присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors).

Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может

составлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля

- около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и

как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления

внешнего сигнала

Оптоволоконные линии.

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также

стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним

достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км.

Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это

наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают

электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень

большие расстояния без использования повторителей. Они обладают

противоподспушивающими свойствами, так как техника ответвлений в

оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с

помощью звездообразного соединения.

Показатели трех типовых сред для передачи приведены в таблице.

|Показатели |Среда передачи данных |

| |Двух жильный |Коаксиальный |Оптоволоконный |

| |кабель - витая |кабель |кабель |

| |пара | | |

|Цена |Невысокая |Относительно |Высокая |

| | |высокая | |

|Наращивание |Очень простое |Проблематично |Простое |

|Защита от |Незначительная |Хорошая |Высокая |

|прослушивания | | | |

|Показатели |Среда передачи данных |

| |Двух жильный |Коаксиальный |Оптоволоконный |

| |кабель - витая |кабель |кабель |

| |пара | | |

|Проблемы с |Нет |Возможны |Нет |

|заземлением | | | |

|Восприимчивость|Существует |Существует |Отсутствует |

|к помехам | | | |

Существует ряд принципов построения ЛВС на основе выше рассмотренных

компонентов. Такие принципы еще называют - топологиями.

Топологии вычислительной сети.

Топология типа звезда.

Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших

ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с

периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип

применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте

RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит

через центральный узел вычислительной сети.

[pic]

Топология в виде звезды

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла

и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных

не возникает.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция

связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда

центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее

выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо

прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех

топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими

станциями проходит через центральный узел (при его хорошей

производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими

станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой

невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от

мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом

вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается

работа всей сети.

Центральный узел управления - файловый сервер мотает реализовать

оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к

информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Кольцевая топология.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по

кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3

[pic]

Кольцевая топология

с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой.

Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть

довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие

станции расположены далеко от кольца (например, в линию).

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по

определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца

запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство

сообщений можно отправлять “в дорогу” по кабельной системе одно за другим.

Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции.

Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально

количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что

каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и

в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется.

Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети,

так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на

протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном

счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими

станциями.

[pic]

Структура логической кольцевой цепи

Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая

сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий.

Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (англ. Hub

-концентратор), которые по-русски также иногда называют “хаб”. В

зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабочими

станциями применяют активные или пассивные концентраторы. Активные

концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16

рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно

разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Управление

отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети происходит так же,

как и в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается

соответствующий ей адрес, по которому передается управление (от старшего к

младшему и от самого младшего к самому старшему). Разрыв соединения

происходит только для нижерасположенного (ближайшего) узла вычислительной

сети, так что лишь в редких случаях может нарушаться работа всей сети.

Шинная топология.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме

коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они

все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно

вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

[pic]

Шинная топология

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей

вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены.

Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной

рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют

тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соединителем. Выключение

и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает

нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через

которые можно отключать и / или включать рабочие станции во время работы

вычислительной сети.

Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерывания

сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать

информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может

существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения

коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения,

согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные

моменты времени предоставляется исключительное право на использование

канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности

вычислительной сети при повышенной нагрузке снижаются, например, при вводе

новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством

устройств ТАР (англ. Terminal Access Point - точка подключения терминала).

ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному

кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего

проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к

нему.

В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные

рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти

рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные

модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой

передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы

для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет

одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой

объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки

данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем

(аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет

преобразована.

Характеристики топологий вычислительных сетей приведены в таблице.

|Характеристики |Топология |

| |Звезда |Кольцо |Шина |

|Стоимость |Незначительная |Средняя |Средняя |

|расширения | | | |

|Присоединение |Пассивное |Активное |Пассивное |

|абонентов | | | |

|Защита от |Незначительная |Незначительная |Высокая |

|отказов | | | |

|Характеристики |Топология |

| |Звезда |Кольцо |Шина |

|Размеры системы|Любые |Любые |Ограниченны |

|Защищенность от|Хорошая |Хорошая |Незначительная |

|прослушивания | | | |

|Стоимость |Незначительная |Незначительная |Высокая |

|подключения | | | |

|Поведение |Хорошее |Удовлетворительное|Плохое |

|системы при | | | |

|высоких | | | |

|нагрузках | | | |

|Возможность |Очень хорошая |Хорошая |Плохая |

|работы в | | | |

|реальном режиме| | | |

|времени | | | |

|Разводка кабеля|Хорошая |Удовлетворительная|Хорошая |

|Обслуживание |Очень хорошее |Среднее |Среднее |

Древовидная структура ЛВС.

[pic]

На ряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и

шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидна

структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных

топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети

располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии

информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где

невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом

виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно

адаптерным платам применяют сетевые усилители и / или коммутаторы.

Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют

активным концентратором.

На практике применяют две их разновидности, обеспечивающие

подключение соответственно восьми или шестнадцати линий.

Устройство к которому можно присоединить максимум три станции,

называют пассивным концентратором. Пассивный концентратор обычно используют

как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения

пассивного концентратора является то, что максимальное возможное расстояние

до рабочей станции не должно превышать нескольких десятков метров.

Типы построения сетей по методам передачи информации.

Локальная сеть Token Ring

Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды

применяется неэкранированная или экранированная витая пара (UPT или SPT)

или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В качестве

метода управления доступом станций к передающей среде используется метод -

маркерное кольцо (Тоken Ring). Основные положения этого метода:

- устройства подключаются к сети по топологии кольцо;

- все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только

получив разрешение на передачу (маркер);

- в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким

правом.

Типы пакетов.

В IВМ Тоkеn Ring используются три основных типа пакетов:

- пакет управление/данные (Data/Соmmand Frame);

- маркер (Token);

- пакет сброса (Аbort).

Пакет Управление/Данные. С помощью такого пакета выполняется

передача данных или команд управления работой сети.

Маркер. Станция может начать передачу данных только после получения

такого пакета, В одном кольце может быть только один маркер и,

соответственно, только одна станция с правом передачи данных.

Пакет Сброса. Посылка такого пакета называет прекращение любых

передач.

В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.

Локальная сеть Arknet.

Arknet (Attached Resource Computer NETWork ) - простая, недорогая,

надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети. Разработана

корпорацией Datapoint в 1977 году. Впоследствии лицензию на Аrcnet

приобрела корпорация SМС (Standard Microsistem Corporation), которая стала

основным разработчиком и производителем оборудования для сетей Аrcnet. В

качестве передающей среды используются витая пара, коаксиальный кабель (RG-

62) с волновым сопротивлением 93 Ом и оптоволоконный кабель. Скорость

передачи данных - 2,5 Мбит/с. При подключении устройств в Аrcnet применяют

топологии шина и звезда. Метод управления доступом станций к передающей

среде - маркерная шина (Тоken Bus). Этот метод предусматривает следующие

правила:

- Все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные

- только получив разрешение на передачу (маркер);

- В любой момент времени только одна станция в сети обладает таким

правом;

- Данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Основные принципы работы.

Передача каждого байта в Аrcnet выполняется специальной посылкой

ISU(Information Symbol Unit - единица передачи информации), состоящей из

трех служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого

пакета передается начальный разделитель АВ (Аlегt Вurst), который состоит

из шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции преамбулы

пакета.

В Аrcnet определены 5 типов пакетов:

1. Пакет IТТ (Information To Transmit) - приглашение к передаче. Эта

посылка передает управление от одного узла сети другому. Станция,

принявшая этот пакет, получает право на передачу данных.

2. Пакет FBE (Free Buffeг Еnquiries) - запрос о готовности к приему

данных. Этим пакетом проверяется готовность узла к приему данных.

Страницы: 1, 2, 3