Стандартные архитектуры локальных вычислительных сетей

2.Стандартные архитектуры локальных вычислительных сетей

Под архитектурой вычислительной сети принято понимать совокупность стандартов, топологий и протоколов, необходимых для ее функционирования.

Ранее уже отмечалось, что разработка стандартов локальных вычис­лительных сетей возложена на комитет 802 международного института IEEE, который почти за четверть века своего существования разработал и утвердил, по крайней мере, три наиболее распространенные на сегодняшний день стандартные архитектуры локальных вычислительных сетей (рис. 2.1):

Рисунок 2.1. — Стандартные локальные вычислительные сети

Архитектура Ethernet — IEEE 802.3

Общая характеристика архитектуры сетей стандарта IEEЕ 802.3 такова:

— информационный блок — кадр;

— размер кадра — до 1518 байт (без учета преамбулы (8 байт) и завершителя кадра (1 байт);

— обмен кадрами — широковещательный с проверкой адресата;

— среда передачи — коаксиальный кабель (тонкий, толстый), витая пара (3,4, 5-й категории), оптоволоконный кабель;

— доступ к среде передачи — множественный доступ с обнаружением несущей (CSMA/CD);

— скорость передачи данных — 10-1000 Мбит/с;

— физическая топология — «шина», «звезда»;

— логическая топология — «шина»;

— размеры сетей — от нескольких метров до нескольких километров (при использовании повторителей).

В зависимости от среды передачи данных IEЕЕ 802.3 определяет не­сколько различных стандартов физических подключений локальных сетей, каждый из которых имеет наименование, в котором отражены такие его важнейшие характеристики:

— 1 Base5 — неэкранированная витая пара категории 2;

— 10Base5 — толстый коаксиальный кабель;

— 10Base2 — тонкий коаксиальный кабель;

— 10 Base-T — неэкранированная витая пара категории 3;

— 10 Base-F — волоконно-оптический кабель.

Высокоскоростные сети класса Ethernet (Fast Ethernet и Gigabit Ethernet) определены стандартами IEEE 802.3u и IEEE 802.3z соответственно. В первом случае различают варианты 100 мегабитовых сетей:

— 100Base-TX — 2 неэкранированные витые пары категории 5;

— 100Base-T4 — 4 неэкранированные витые пары категории 5;

— 100 Base-FX — волоконно-оптический кабель.

Для Gigabit Ethernet стандартом определены следующие стандартные физические подключения сети:

— 1000Base-SX — многомодовый волоконно-оптический кабель с длиной волны 830 нм;

— 1000Base-LX — одномодовый (с длиной волны 1270 нм) или много­модовый волоконно-оптический кабель;

— 1000Base-CX-экранированная витая пара;

— 1000Base-T-неэкранированная витая пара категории 5.

2.1.Общая шина

Рисунок 2.2. Шинная топология

При использовании шинной топологии (рис.2.2.) компьютеры (РС – рабочая станция) соединяются в одну линию, на концах которой устанавливают терминаторы (заглушки). Терминаторы представляют собой резисторы, устанавливаемые на обоих концах сегмента для согласования волнового сопротивления кабеля. Сигнал, дошедший до конца сегмента, поглощается терминатором — это позволяет избавиться от паразитных отраженных сигналов в сети. Если терминаторы не устанавливать, отраженный от конца кабеля сигнал снова попадает в кабель — этот отраженный сигнал будет являться в данном случае помехой и может породить множество проблем вплоть до полной неработоспособности сети. Преимущества шинной топологии заключаются в простоте организации сети, низкой стоимости и в случае выхода из строя станции на работу сети это не влияет. Недостатком является низкая устойчивость к повреждениям — при любом обрыве кабеля вся сеть перестает работать, а поиск повреждения весьма затруднителен, небольшая дальность передачи, нельзя использовать разный тип кабеля на разных участках сети.

Источник

Стандартные архитектуры локальных вычислительных сетей

Достоинства инфракрасных каналовсовпадают с достоинствамирадиоканала и дополнительно необходимо отнести отсутствие чувствительности к электромагнитным помехам.

-высокая стоимость приемопередатчиков;

-низкая надежность связи. Связь может быть только в условиях прямой видимости между ПК.

Летом 2001 года представители альянса HomePlug Powerline Alliance обнародовали спецификацию развиваемого ими варианта домашних компьютерных сетей на базе имеющейся электропроводки. Поскольку электрические розетки в изобилии имеются в каждом доме, приверженцы подобного решения полагают, что такая технология построения сетей окажется проще и дешевле всех других вариантов. Реальная скорость передачи данных в такой сети близка к 10 Мбит/сек, т.е. такая же, как и в традиционных сетях.

Передача данных по электрической сети, к которой может получить доступ любой желающий, порождает вопросы, связанные с защитой информации. В этой связи предполагается введение шифрования данных. Для исключения влияния помех от бытовых электроприборов предусмотрена возможность смены частоты сигнала.

На рынке уже имеются устройства, превращающие электророзетки в порты Ethernet. Для создания домашней локальной сети достаточно подключить такой блок к розетке и соединить его стандартным кабелем с компьютером.

Контрольные вопросы

1. Дайте определения: компьютерной сети, локальной вычислительной сети, городской и глобальной вычислительных сетей. Чем отличаются между собой эти виды сетей?

2. Какие ресурсы компьютеров сети могут быть совместно использованы пользователями компьютерной сети?

3. Каково основное назначение компьютерных сетей?

4. Поясните основные параметры компьютерных сетей и их определения
5. Перечислите функции, которые выполняют компьютеры, входящие в сеть.
6. Поясните цели и задачи использования локально вычислительных сетей в деловой деятельности.

7.Поясните достоинства и недостатки волоконно-оптического кабеля.

8.Поясните достоинства и недостатки радиоканала.

Под архитектурой вычислительной сети принято понимать совокупность стандартов, топологий и протоколов, необходимых для ее функционирования.

Ранее уже отмечалось, что разработка стандартов локальных вычис­лительных сетей возложена на комитет 802 международного института IEEE, который почти за четверть века своего существования разработал и утвердил, по крайней мере, три наиболее распространенные на сегодняшний день стандартные архитектуры локальных вычислительных сетей (рис. 2.1):

Рисунок 2.1. — Стандартные локальные вычислительные сети

Архитектура Ethernet — IEEE 802.3

Общая характеристика архитектуры сетей стандарта IEEЕ 802.3 такова:

— информационный блок — кадр;

— размер кадра — до 1518 байт (без учета преамбулы (8 байт) и завершителя кадра (1 байт);

— обмен кадрами — широковещательный с проверкой адресата;

— среда передачи — коаксиальный кабель (тонкий, толстый), витая пара (3,4, 5-й категории), оптоволоконный кабель;

— доступ к среде передачи — множественный доступ с обнаружением несущей (CSMA/CD);

— скорость передачи данных — 10-1000 Мбит/с;

— физическая топология — «шина», «звезда»;

— логическая топология — «шина»;

— размеры сетей — от нескольких метров до нескольких километров (при использовании повторителей).

В зависимости от среды передачи данных IEЕЕ 802.3 определяет не­сколько различных стандартов физических подключений локальных сетей, каждый из которых имеет наименование, в котором отражены такие его важнейшие характеристики:

— 1 Base5 — неэкранированная витая пара категории 2;

— 10Base5 — толстый коаксиальный кабель;

— 10Base2 — тонкий коаксиальный кабель;

— 10 Base-T — неэкранированная витая пара категории 3;

— 10 Base-F — волоконно-оптический кабель.

Высокоскоростные сети класса Ethernet (Fast Ethernet и Gigabit Ethernet) определены стандартами IEEE 802.3u и IEEE 802.3z соответственно. В первом случае различают варианты 100 мегабитовых сетей:

— 100Base-TX — 2 неэкранированные витые пары категории 5;

— 100Base-T4 — 4 неэкранированные витые пары категории 5;

— 100 Base-FX — волоконно-оптический кабель.

Для Gigabit Ethernet стандартом определены следующие стандартные физические подключения сети:

— 1000Base-SX — многомодовый волоконно-оптический кабель с длиной волны 830 нм;

— 1000Base-LX — одномодовый (с длиной волны 1270 нм) или много­модовый волоконно-оптический кабель;

— 1000Base-CX-экранированная витая пара;

— 1000Base-T-неэкранированная витая пара категории 5.

Источник

Н.В. Будылдина

направления 230100 «Информатика и вычислительная техника» (бакалавр техники и технологии).

Рецензенты: заведующий кафедрой «Автоматизированных систем управления» УГТУ-УПИ, доктор технических наук, профессор, Доросинский Л.Г., профессор кафедры «ПДС и М» СибГУТИ доктор технических наук, В.П.Шувалов

Архитектура вычислительных сетей: Учебное пособие для студентов очной и заочной форм обучения / Н.В. Будылдина. – Екатеринбург: УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2009.

Учебное пособие предназначено для студентов вузов связи и информатики очного и заочного обучения специальностей 230105.65 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», 080801.65 «Прикладная информатика (в экономике)»; направления 230100 «Информатика и вычислительная техника» (бакалавр техники и технологии).

В учебном пособии рассмотрены основные вопросы архитектуры построения вычислительных сетей, аппаратное и программное обеспечение компьютерных сетей.

Рекомендовано НМС УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ» в качестве учебного пособия для студентов очной и заочной форм обучения на базе среднего (полного) общего образования специальностей 230105.65 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», 080801.65 «Прикладная информатика (в экономике)»; направления 230100 «Информатика и вычислительная техника» (бакалавр техники и технологии).

Кафедра общепрофессиональных дисциплин

© УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2009

1.1. Назначение и классификация распределенных систем………………………6

1.2.Коммутационная среда передачи данных 11

1.2.1.Витая пара (twisted pair, ТР). 11

1.2.2.Коаксиальный кабель (coaxial). 12

1.2.3.Волоконно-оптический кабель (ВОК). 12

Рисунок 1.3 Схема использования радиоканала для передачи сообщений 14

1.2.6. Домашняя электропроводка как среда передачи данных 14

2.Стандартные архитектуры локальных вычислительных сетей 15

3.Типы организации локальных сетей 19

3.2.Сети с выделенным сервером (клиент-сервер). 19

4.Методы доступа в сети 20

4.1 Метод доступа Ethernet 21

4.5 Метод FAST Ethernet 23

4.6 Метод Gigabit Ethernet 24

4.7 Метод 10Gigabit Ethernet 24

5. Сетевые аппаратные компоненты 25

5.1 Репитер (повторитель) 25

5.3 Аппаратура для логической структуризации сети 27

5.6. Маршрутизатор (Router) 49

5.9.Сетевые карты (адаптеры) 55

Установка сетевой карты 56

5.10.Подключение компонентов сети 57

5.13.Прокладка кабеля и распайка разъемов 59

Проверка сетевого кабеля 59

5.14. Соединение локальной сети на базе метода доступа Ethernet. 60

5.14.1.Ethernet на толстом коаксиальном кабеле (Thicknet, спецификация10 Base-2). 60

5.14.2.Ethernet на тонком коаксиально кабеле (Thinnet, спецификация10 Base-2). 62

5.14.3.Сеть Ethernet на неэкранированной витой паре (UTP, стандарт 10BASE-T). 63

6.1.Протоколы обмена данными в сети 64

6.1.1.Протокол Netbios (Netbeui) 65

6.1.3.Развитие стека TCP/IP: протокол IPv.6 70

8.Сетевые операционные системы 78

8.2. Особенности архитектуры Windows NT/2000. 80

8.3.Основные сетевые сервисные функции ОС WINDOWS NT/2000 81

8.3.2.Область действия DHCP (Scope). 81

8.3.3.Суперобласти действия DHCP (для Windows 2000) 81

8.3.4.Механизм работы протокола DHCP 82

8.4.1.WINS и имена NETBIOS 85

Источник