Вычислительные машины, системы и сети телекоммуникаций (лекция 1)

использования, может быть сервером.

1. Для сервера сети не требуется специальная ОС. Он работает под

управлением обычной DOS.

Недостатки:

в условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты

информации. Поэтому такой способ организации сети используется для сетей с

небольшим количеством компьютеров и там, где вопрос защиты данных не

является принципиальным.

В сети с централизованным управлением при установке сети заранее

выделяются одна или несколько машин, управляющих обменом данных по сети

(административные АбС). Диски выделенных машин (серверов) доступны всем

остальным компьютерам сети. Остальные компьютеры (рабочие станции) имеют

доступ к дискам файл-сервера и совместно используемым принтерам. С одной

рабочей станции нельзя работать с дисками других станций.

Основным достоинством сети с централизованным управлением является

более высокий уровень защиты данных.

К недостаткам централизованной сети, по сравнению с одноранговыми

сетями, относятся:

Необходимость дополнительной ОС для сервера.

Сложность установки и модернизации сети.

Необходимость предварительного определения файл-сервера.

3 вопрос.

Топология (topology) - идентифицирует схему проводных соединений в

сети.

В условиях звездообразной (радиальной) структуры (рис.2.1)

организуется центральный узел (хаб, концентратор), через который посылаются

все сообщения от АбС. Для подсоединения АбС к хабу используется витая пара

проводов. Хаб представляет собой маленькую коробочку, к которой подсоединен

пучок кабелей. Таким образом хаб обеспечивает связь компьютеров (АбС) друг

с другом (аналогично коммутатору в телефонной сети).

Основным достоинством звездообразной структуры является независимость

каждого радиального направления от остальных, т.е. неполадки на одном из

участков кабеля никак не повлияют на работу остальных пользователей.

Недостатки:

Для каждой АбС требуется прокладка «своего» кабеля.

Зависимость от надежности хаба (концентратора).

Невысокая скорость работы.

[pic]

Рис.2.1. Звездообразная структура сети.

Наиболее распространенной топологией сети является топология типа

«шина». В этом случае все сетевые компьютеры (АбС) связаны линейно

(рис.2.2) с помощью коаксиального кабеля.

[pic]

Рис.2.2. Шинная архитектура сети.

Достоинства:

Относительно высокая надежность и скорость передачи.

Сеть можно легко развивать, добавляя новые разветвления.

[pic]

Рис.2.3. Шинная архитектура сети с разветвлением.

Недостатки:

8. при разрыве кабеля сеть теряет работоспособность.

ИВС на базе кольцевого канала передачи данных представлена на рис.2.4.

В качестве точек подключения АбС в кольцо вставляются простейшие аппараты,

называемые повторителями. Задачей повторителя является небольшая задержка

проходящего через него пакета и усиление сигналов, передающих информацию.

Указанная задержка необходима для того , чтобы станция могла, прочтя

заголовок информации в проходящем мимо нее пакете, сделать в этом пакете

необходимые пометки.

[pic]

Рис.2.4. ИВС на базе кольцевого канала.

Существует несколько способов передачи информации через кольцо. Суть

наиболее распространенного заключается в следующем. По кольцу в одном

направлении движутся один за другим электронные «конверты». Каждый из

«конвертов» является группой электронных сигналов, чередующихся с паузой.

Посылая сигналы во время паузы, можно заполнить «конверт» и превратить его

в пакет или блок информации.

Структура циклического кольца проста, но имеет существенный

недостаток. При обрыве кольца прекращается работа всей информационной сети.

Поэтому в реальных сетях предпочтение отдается модернизированным кольцам.

Первая модернизация заключается в том, что в ЛВС используются 2

циклических кольца. В нормальном режиме передача информации ведется по

обоим кольцам, но в разные стороны.

[pic]

Рис.2.5. ИВС с 2 циклическими кольцами в аварийном режиме.

При обрыве два кольца замыкаются в единое целое кольцо.

Например, при обрыве в точках “аа” АбС, расположенные рядом с точками

разрыва, переходят в аварийный режим. В этом режиме, кроме выполнения своих

функций, каждая из АбС замыкает друг с другом внешнее и внутреннее теперь

уже полукольцо в одно единое кольцо.

На следующем рисунке представлен еще один вид модернизации кольца.

Вторая модернизация циклического кольца заключается в изменении топологии

так, как это показано на рис.2.6. В центре устанавливается коммутатор. От

коммутатора ко всем повторителям проведены лучи кольцевого канала.

[pic]

Рис.2.6 Лучевое циклическое кольцо.

Коммутатор имеет столько переключателей, сколько может работать систем

в ИВС. Когда переключатели находятся в таком положении, как представлено на

рис. 2.6, пакеты проходят через каждую систему. Если в одном из лучей

произошел обрыв, кольцо разрывается. В этом случае соответствующий

переключатель коммутатора замыкается, восстанавливая движение по кольцу, но

уже мимо вышедшего из строя луча и связанной с ним системы. Поврежденный

луч отключается от кольца для ремонта.

Основное преимущество циклического кольца - высокая скорость передачи

данных. Однако следует иметь в виду, что время передачи информации по

кольцу зависит не только от скорости работы канала, но и числа систем

включенных в сеть. Это связанно с тем, что около каждой системы конверт

должен сделать остановку. Основным недостатком циклического кольца является

его высокая стоимость и сложность включения систем.

4 вопрос.

Технология ЛВС описывает как работает сеть. Наиболее распространены 4

технологии: Ethernet (основана на шинной топологии), Token Ring (кольцо),

ARCNET (шина, звезда) и FDDI (табл.2.1 и табл.2.2).

Таблица 2.1

Аббревиатура наименований технологий ЛВС.

|Аббревиатура |Расшифровка |Расшифровка |

| |(англ.) |(русская) |

|Ethernet |CSMA/CD |carrier sense, |обнаружение несущей |

| | |multiple |множественный доступ |

| | |access, |обнаружение коллизий |

| | |collision | |

| | |detect | |

|Token Ring | | |маркерное кольцо |

|ARCNET | |Attached |маркер шины |

| | |Resource | |

| | |Computer | |

| | |NetWork | |

|FDDI | |Fiber |волоконно-оптический |

| | |Distributed |распределенный |

| | |Data Interface |тип данных |

Таблица 2.2

Сравнительная характеристика технологий.

|Техноло|Тополог|Тип |Скорост|Длина |Количество|Стоимост|Сложнос|

|гия |ия |кабеля |ь |сегмента|ПК на |ь каб. |ть |

| | | | | |сегмент |соедин. |установ|

| | | | | | | |ки |

|Etherne|шина |коаксиал |до 10 |185 м |30 |$100 ПК | |

|t |звезда |витая пара|Мбит/с |100 м до|если |$400 | |

| | | | |хаба |требуется |сервер | |

| | | | | |больше, то| | |

| | | | | |устанавлив| | |

| | | | | |ается | | |

| | | | | |репитер | | |

|Token |кольцо |витая пара|4 |185 м | |160-200%|высокая|

|Ring |2-й | |Мбит/с |100 м до| |Ethernet| |

| |модиф. |коаксиал |1в |коммутат| | | |

| | | |15 |ора | | | |

| | | |Мбит/с | | | | |

| | | |2в | | | | |

|ARCNET |шина |коаксиал |2,5 |185 м |до 24 |$50 ПК | |

| |звезда |витая пара|Мбит/с |100 м |(8-12 ПК),|$250 | |

| | | | | |если |сервер | |

| | | | | |звезда | | |

|FDDI |кольцо |оптоволоко|100 |200 км |1000 ПК на|$1000 - |высокая|

| |1-й |нные линии|Мбит/с | |сегмент |$2000 | |

| |модиф. | | | | | | |

Первой появилась технология Ethernet - во второй половине 70-х годов

(рис. 2.7). Ее разработали совместно фирмы DEC, Intel и Xerox. В настоящее

время эта технология наиболее доступна и популярна.

Каждая АбС работает в Ethernet согласно принципу «Слушай канал

передачи, перед тем как отправить сообщения; слушай, когда отправляешь;

прекрати работу в случае помех и попытайся еще раз».

Данный принцип можно расшифровать (объяснить) следующим образом:

[pic]

Рис.2.7. Принцип технологии ETHERNET.

1. Никому не разрешается посылать сообщения в то время, когда этим

занят уже кто-то другой ( слушай перед тем, как отправить).

1. Если два или несколько отправителей начинают посылать сообщения

примерно в один и тот же момент, рано или поздно их сообщения

«столкнутся» друг с другом в проводе, что называется коллизией.

Коллизии нетрудно распознать, поскольку они всегда вызывают сигнал

помехи, который не похож на допустимое сообщение. Ethernet может

распознать помехи и заставляет отправителя (АбС) приостановить

передачу, подождать некоторое время, прежде, чем повторно отправить

сообщение.

Причины широкой распространенности и популярности (достоинства

Ethernet):

1. Дешевизна.

1. Большой опыт использования.

1. Продолжающиеся нововведения.

Богатство выбора. Многие изготовители предлагают аппаратуру построения

сетей, базирующуюся на Ethernet.

Недостатки Ethernet:

1. Возможность столкновений сообщений (коллизии, помехи).

1. В случае большой загрузки сети время передачи сообщений

непредсказуемо.

Более молодой, по сравнению с Ethernet, является технология Token

Ring (рис. 2.8). Она была разработана фирмой IBM. Технология ориентирована

на кольцо, по которому постоянно движется маркер.

Каждая АбС работает в Token Ring согласно принципу «Ждать маркера,

если необходимо послать сообщение, присоединить его к маркеру, когда он

будет проходить мимо. Если проходит маркер, снять с него сообщение и

послать маркер дальше».

[pic]

Рис.2.8. Принцип технологии TOKEN RING.

Преимущества:

гарантированная доставка сообщений;

высокая скорость (160% Ethernet).

Недостатки:

1. Необходимы дорогостоящие устройства доступа к среде.

1. Технология более сложная в реализации.

1. Необходимы 2 кабеля (для повышения надежности): один входящий,

другой исходящий от компьютера к концентратору (2-я модификация

кольца, коммутатор).

1. Высокая стоимость (160-200% от Ethernet).

Технология ARCNET была разработана фирмой Datapoint Corporation

(рис.2.9). Принцип работы сети ARCNET аналогичен Token Ring, т.е.

используется маркер для разрешения АбС передать информацию в

соответствующий момент времени.

[pic]

Рис.2.9. Принцип технологии ARCNET.

Однако «способ» реализации маркера здесь отличен от Token Ring. Кроме

того, технология ARCNET ориентирована на шину (в случае коаксиального

кабеля) или звезду (при наличии витой пары проводов).

Достоинства ARCNET:

невысокая стоимость(самая дешевая);

простота использования;

гибкость.

Недостатки:

низкое быстродействие (1/4 Ethernet, 1/2 - 1/7 Token Ring);

плохо работает в условиях мультимедиа, режиме реального времени;

отсутствуют перспективы развития.

Технологи FDDI появилась в середине 80-х годов и ориентирована на

волоконную оптику. FDDI поддерживает сеть с передачей маркера. FDDI

опирается на 1-ю модификацию циклического кольца (2 кольца: в первом

сообщения передаются по часовой стрелке; во втором - против).

Достоинства:

очень высокая скорость передачи;

10. кольцо может быть окружностью до 200 км. и включать до 1000 устройств.

Недостатки:

высокая стоимость.

Л и т е р а т у р а

1. Лоу Д.Компьютерные сети для “чайников”. - К.: “Диалектика”, 1995. - 256

с.

1. Титтел Э., Коннор Д. Netware для “чайников”. - К.: “Диалектика”, 1995.

Вопросы для самоконтроля

1. Определите основные преимущества ЛВС перед автономной обработкой данных.

1. Что такое сеть на “нуль-слоте” и в каких случаях ее целесообразно

использовать?

1. Попытайтесь определить в каких случаях какую архитектуру (топологию) ЛВС

целесообразно использовать.

1. Что такое технология ЛВС? Какие технологии в настоящее время наиболее

перспективные, а какие наиболее популярные?

Тема 3. Технические средства реализации физического

и канального уровней локальной сети

Вопросы:

1. Особенности структуры канального и физического уровней ЛВС.

1. Характеристика физических сред.

1. Принципы передачи физических сигналов.

1. Сетевой адаптер.

1. Активный и пассивный концентраторы.

1 вопрос.

Комитет по стандартизации ЛВС IEEE (Institute of Electrical and

Electronic Engineers) уточнил структуру уровней 1 и 2 взаимодействия

открытых систем, утвержденную Международной организацией стандартов

(рис.3.1).

Канальный уровень делится на два подуровня:

1. Управление логическим каналом LLC (Logical Link Control). На этом

уровне осуществляется передача кадров между станциями, включая

исправление ошибок.

1. Управление доступом к передающей среде MAC ( Medium Access Control).

Этот уровень определяет технологию работы сети, которая была описана

в разделе 2.

Физический уровень делится на три подуровня:

1. Передача физических сигналов PS (Physical Signaling).

1. Интерфейс с устройством доступа AUI (Access-Unit Interface).

Интерфейс представляет собой кабель, позволяющий размещать

устройства PS на некотором расстоянии от носителя информации.

1. Подключение к физической среде PMA (Physical Medium Attachment).

[pic]

Рис.3.1. Эталонная модель IEEE.

2 вопрос.

В качестве физической среды передачи наиболее часто используются:

витая пара проводов (рис.3.2), коаксиальный кабель (рис.3.3),

оптоволоконные линии (рис.3.4).

[pic]

Рис.3.2 Двухпроводная линия (витая пара проводов).

[pic]

Рис.3.3 Коаксиальный кабель.

[pic]

Рис.3.4 Оптоволоконный проводник

с преобразователем (дешифратором).

Двухпроводная линия TP ( Twisted Pair) является наиболее дешевым

носителем данных, ранее применяемых для обеспечения телефонных

коммуникаций.

Основные достоинства:

1. Низкая стоимость.

1. Простота монтажных работ по подключению абонента к ЛВС.

Недостатки:

1. Обязательно требуется hub (концентратор) при построении сети.

1. Плохая защищенность от электрических помех (без экранирования).

Возможно экранирование (экранирование - металлическая оплетка вокруг

отдельно скрученных проводов), но от этого увеличивается стоимость.

1. Простота несанкционированного подключения.

1. Жесткие ограничения на дальность (до 100 м между хабом и ПК,

реально всего 23 м ) и скорость передачи (до 10 Мбит/с).

Витая пара может быть использована только в звездообразных ЛВС.

Коаксиальный кабель (Coaxial cable, обозначение: 10base2 - тонкий,

10base5-толстый) имеет среднюю цену, хорошо помехозащищен и применяется для

связи на большие расстояния. В ЛВС применяются два основных вида

коаксиального кабеля:

1. Широкополосный толстый (10base5 - протяженность 500 м).

1. Широкополосный тонкий (10base2 - протяженность 200 м).

В любом случае коаксиальный кабель состоит из четырех частей

(рис.3.3):

1. Внутренний проводник.

1. Слой изолирующего покрытия.

1. Экран.

1. Наружное пластиковое покрытие.

Оптоволоконные линии передают световые сигналы или сигналы в

инфракрасном диапазоне. Кабель состоит из светопроводящего наполнителя на

кремниевой или пластмассовой основе, заключенного в материал с низким

Страницы: 1, 2, 3