Комбинированные топологии
В настоящее время чаще всего используются топологии, которые комбинируют топологию сети по принципу шины, звезды и кольца.
Звезда-шина (star-bus) — это комбинация топологий «шина» и «звезда». Чаще всего это выглядит так: несколько сетей с топологией «звезда» объединяются при помощи магистральной линейной шины. В этом случае выход из строя одного компьютера не оказывает никакого влияния на сеть — остальные компьютеры по-прежнему взаимодействуют друг с другом. А выход из строя концентратора повлечет за собой остановку подключенных к нему компьютеров и концентраторов.
Звезда-кольцо (star-ring) кажется несколько похожей на звезду-шину. И в той, и в другой топологии компьютеры подключены к концентратору, который фактически и формирует кольцо или шину. Отличие в том, что концентраторы в звезде-шине соединены магистральной линейной шиной, а в звезде-кольце на основе главного концентратора они образуют звезду.
25. Методы доступа компьютера в сети. Понятие архитектуры сети.
Метод доступа – это способ определения того, какая из рабочих станций
сможет следующей использовать канал связи и как управлять доступом к каналу
связи (кабелю). Метод доступа -это набор правил, которые определяют, как компьютер должен отправлять и принимать данные по сетевому кабелю. В сети несколько компьютеров должны иметь совместный доступ к кабелю. Однако, если два компьютера попытаются одновременно передавать данные, их сигналы будут мешать друг другу и данные будут испорчены. Это называется «коллизия». Чтобы передать данные по сети от одного пользователя к другому или получит с сервера, должен быть способ поместить данные в кабель без столкновения с уже передаваемыми по нему данными, принять данные с достаточной степенью уверенности в том, что при передаче он были повреждены в результате коллизии. Все сетевые компьютеры должны использовать один и тот же метод доступа, иначе произойдет сбой сети. Отдельные компьютеры, чьи методы будут доминировать, не дадут остальным осуществить передачу. Методы доступа служат для предотвращения одновременного доступа к кабе нескольких компьютеров, упорядочивая передачу и прием данных по сети и гарантируя, что в каждый момент времени только один компьютер может работать на передачу.
Существует три способа предотвратить одновременную попытку использовать кабель:
- Множественный доступ с контролем несущей:
- Доступ с передачей маркера. Только компьютер, получивший маркер, может передавать данные. Суть доступа с передачей маркера заключается в следующем: пакет особого типа циркулирует по кольцу от компьютера к компьютеру. Чтобы послать данные в сеть, любой из компьютеров сначала должен дождаться прихода свободного маркера и захватить его. Когда какой-либо компьютер «наполнит» маркер своей информацией и пошлет его по сетевому кабелю, другие компьютеры уже не могут передавать данные. Поскольку в каждый момент времени только один компьютер будет использовать маркер, то в сети не возникнет ни состязания, ни коллизий, ни временных пауз.
- Доступ по приоритету запроса. Доступ по приоритету запроса — относительно новый метод доступа, разработана для стандарта сети Ethernet со скоростью передачи данных 100 Мбит/с. при доступе по приоритету запроса два компьютера могут бороться за право передать данные. Однако только последний метод реализует схему, по которой определенные типы данных — если возникло состязание, — имеют соответствующий приоритет. Получив одновременно два запроса, концентратор вначале отдаст предпочтение запросу с более высоким приоритетом. Если запросы имеют одинаковый приоритет, они будут обслужены в произвольном порядке. В сетях с использованием доступа по приоритету запроса каждый компьютер может одновременно передавать и принимать данные, поскольку для этих сетей разработана специальная схема кабеля. В них применяется восьмипроводной кабель, по каждой паре проводов сигналы передаются с частотой 25 МГц.
Комбинированные топологии
Сегодня при компоновке сети все чаще используются комбинированные топологии, которые сочетают отдельные свойства шины, звезды и кольца.
«Звезда-шина» (star-bus) — это комбинация топологий «шина» и «звезда» (Рис.32). Обычно схема выглядит так: несколько сетей с топологией «звезда» объединяются при помощи магистральной линейной шины.
В этом случае выход из строя одного компьютера не скажется на работе всей сети — остальные компьютеры по-прежнему взаимодействуют друг с другом. А выход из строя концентратора повлечет за собой отсоединение от сети только подключенных к нему компьютеров и концентраторов.
Рис. 32 Сеть с топологией «звезда-шина»
«Звезда-кольцо» (star-ring) несколько похожа на «звезду-шину» (Рис. 33). И в той и в другой топологиях компьютеры подключаются к концентраторам. Отличие состоит в том, что концентраторы в «звезде-шине» соединены магистральной линейной шиной, а в «звезде-кольце» все концентраторы подключены к главному концентратору, образуя звезду. Кольцо же реализуется внутри главного концентратора.
- Рис. 33 Сеть с топологией «звезда-кольцо» Выбор топологии
Существует множество факторов, которые необходимо учитывать при выборе топологии для каждой конкретной сети. Эта таблица поможет Вам осуществить правильный выбор.
Таблица 7 Различия топологий построения сети
Экономный расход кабеля. Сравнительно недорогая и несложная в использовании среда передачи-. Простота, надежность. Легко расширяется;
При значительных объемах трафика уменьшается пропускная способность сети. Трудно локализовать проблемы. Выход из строя кабеля останавливает работу многих пользователей
Все компьютеры имеют равный доступ. Количество пользователей не оказывает сколько-нибудь значительного влияния на производительность
Выход из строя одного компьютера может вывести из строя всю сеть. Трудно локализовать проблемы. Изменение конфигурации сети требует остановки всей сети
Легко модифицировать сеть, добавляя новые компьютеры. Централизованный контроль и управление. Выход из строя одного компьютера не влияет на работоспособность сети.
Выход из строя центрального узла парализует всю сеть
Кабельные каналы связи
Основные группы кабелей
На сегодняшний день подавляющая часть компьютерных сетей использует для соединения провода, или кабели. Они выступают в качестве среды передачи сигналов между компьютерами. Существуют различные типы кабелей, которые обеспечивают нормальную работу всевозможных сетей, от малых до больших.
Однако на практике в большинстве сетей применяются только три основные группы кабелей:
- коаксиальный кабель (coaxial cable);
- витая пара (twisted pair):
- неэкранированная (unshielded);
- экранированная (shielded);
• оптоволоконный кабель (fiber optic).
Комбинированные топологии
В настоящее время используются топологии ЛВС, которые комбинируют компоновку сети по принципу шины, звезды и кольца. При этом широкое применение находят концентраторы, использование которых дает ряд существенных преимуществ:
- простота изменения или расширения сети, так как достаточно просто подключить еще один компьютер или концентратор;
- возможность подключения кабелей различных типов;
- централизованный контроль за работой сети и сетевым трафиком, так как во многих сетях активные концентраторы наделены диагностическими возможностями, позволяющими определить работоспособность соединения.
Сравнительные характеристики топологий.
Существует множество факторов, которые необходимо учитывать при выборе подходящей топологии. Однако многие из этих факторов противоречивы. В приведенной ниже табл. 3.1 собраны основные достоинства и недостатки каждой из топологий..
Сравнительные характеристики рассмотренных топологий.
— при значительных объемах трафика уменьшается пропускная способность;
— трудная локализация проблем;
— выход из строя кабеля остановит работу пользователей.
— все РС имеют равный доступ;
— количество пользователей не сказывается на производительности.
— выход из строя одной РС выводит из строя всю сеть;
— трудно локализовать проблемы;
— изменение конфигурации сети требует остановки всей сети.
— легко модифицировать сеть, добавляя новые РС;
— централизованный контроль и управление;
— выход из строя РС не влияет на работу сети.
Выход из стоя центрального концентратора выводит из стоя всю сеть.
Методы доступа
При использовании любой топологии, когда два компьютера начнут одновременно передавать данные, в сети происходит столкновение (коллизия) (рис. 3.8). Для решения этих проблем служат методы доступа – набор правил, по которым РС узнают, когда шина свободна, и можно передавать данные.
Наибольшее распространение при проектировании и построении ЛВС получили два метода доступа, зто:
- Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизии (CSMA/CD — Carrier-Sense Multiple Access and Collision Defection).
- Доступ с передачей маркера.
Алгоритм работы рабочей станции, а точнее ее сетевого адаптера при использовании первого метода доступа заключается в следующем:
1. Рабочая станция прослушивает канал, стремясь обнаружить чью-либо передачу данных.
2. Если слышит чью-либо передачу, ожидает ее окончания.
3. Если канал свободен, начинает передачу пакета.
4. При обнаружении коллизии во время передачи прекращает передачу.
5. Через случайный промежуток времени все повторяется (т.е. осуществляется переход к п. 1).
Вдумайтесь в название этого доступа. Компьютеры «прослушивают» канал, отсюда – контроль несущей. Чаще всего сразу несколько РС сети хотят передать данные, отсюда – множественный доступ. При передаче прослушивается канал с целью выявления коллизии – обнаружение коллизий.
CSMA/CD – состязательный метод, при котором РС конкурируют за право передачи данных по каналу. Он кажется достаточно громоздким, но современные CSMA/CD настолько быстры, что пользователи даже не замечают, что применяется состязательный метод.
Суть маркерного доступа заключается в том, что пакет особого типа (маркер) перемещается по замкнутому кругу, минуя по очереди все РС, до тех пор, пока его не получит тот, который хочет передать данные (рис. 3.9). Алгоритм взаимодействия рабочих станций ЛВС при использовании маркерного метода заключается в следующем:
1. Передающая рабочая станция изменяет состояние маркера на занятое и добавляет к нему пакет данных.
2. Занятый маркер с пакетом данных проходят через все РС сети, пока не достигнет адресата.
3. После этого, принимающая РС посылает передающей сообщение, где подтверждается факт приема.
4. После получения подтверждения, передающая РС создает новый свободный маркер и возвращает его в сеть (рис. 3.10).