Базовые технологии локальных сетей
Сетевая технологияэто согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети.
Базовые технологии ЛВС приведены на схеме 9.
Ethernet. Популярная сетевая архитектура, используется в сетях любых размеров.Ethernet– это промышленный стандарт, нашедший широкую поддержку среди производителей сетевого оборудования. В конце 60-х годов Гавайский университет разработал глобальную вычислительную сеть под названиемALONA, которая явилась основанием для современныхEthernet. В настоящее время эта популярная сетевая архитектура, использует топологию «шина», множественный доступ с контролем носителя и обнаружением коллизий (CSMA/CD), передачу данных со скоростью 10 Мбит/с. Среда (кабель)Ethernetявляется пассивной, т.е. получает питание от компьютера. Следовательно, сеть прекратит работу из-за неправильного подключения терминатора или физического повреждения.
ХарактеристикиEthernet:
Традиционная топология ——линейная шина.
Скорость передачи данных—-10 или 100Мбит/c.
Кабельная система—————толстый и тонкий коаксиальный кабель.
В зависимости от типа физической среды различают следующие стандарты Ethernet10Мбит/с:
—10 Base 5—толстый(0,5 дюйма)коаксиальныйкабель, имеет волновое сопротивление 50 Ом, максимальная длина сегмента 500 метров (без повторителей);
—10 Base 2–тонкий(0,25 дюйма)коаксиальныйкабель, имеет волновое сопротивление 50 Ом, максимальная длина сегмента 185 метров (без повторителей);
-10 Base T –кабель на основенеэкранированной витой пары(UnshieldedTwistedPair,UTP), образует звездообразную топологию на основе концентратора. Расстояние между концентратором и конечным узлом — не более 100м.
-10 Base F– волоконно-оптический кабель. Топология аналогична топологии стандарта 10BaseT.
Число 10в указанных обозначения обозначает битовуюскоростьпередачи данных этих стандартов – 10Мбит/с, словоBase– метод передачи наоднойбазовой частоте10 Мгц(в отличие от методов, использующих несколько несущих частот, которые называютсяBroadband– широкополосными). Последний символв названии стандарта обозначаеттип кабеля.
Общие ограничения для всех стандартов Ethernet (10Мбит/с):
-максимальное число станций 1024;
-максимальное расстояние между узлами 2500м;
-максимальное число коаксиальных сегментов 5.
НовыестандартыEthernet(Fast Ethernetи 100VG-AnyLAN) позволяют увеличить скорость передачи данных до100Мбит/с, аGigabit Ethernetдо1000Мбит/с.
Методы доступа к сети
Загруженная автомобильная дорога. Если бы не было правил дорожного движения и контролирующих приборов (светофоры, дорожные знаки, правила дорожного движения), то неизбежно машины сталкивались бы. Аналогичная ситуация и в коммуникационных технологиях: чтобы сигналы, передаваемые по линиям связи, «не сталкивались» друг с другом, нужны методы доступа к сети.
Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Чтобы получить возможность передавать кадр станция (компьютер) должна убедиться, что среда, разделяемая между станциями (например, кабель) свободна. Если две и более станций одновременно пытаются передавать кадр данных по общей среде, то при этом происходит коллизия(столкновение, конфликт) кадров, что ведёт к искажению передаваемой информации.
Метод доступа к сети CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)– множественный доступ с контролем носителя иобнаружениемколлизий (конфликтов).Контроль носителя(кабеля) − перед передачей кадра компьютер проверяет, нет ли передачи по этому кабелю данных от другого компьютера, т.е. занят кабель или нет.Множественный доступнесколько компьютеров могут начать передачу данных в сеть одновременно.Обнаружение коллизийпроверка линии перед передачей данных (два компьютера одновременно могут начать передавать сигналы, что приведет к конфликтуколлизии).
Метод доступа к сети CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) – множественный доступ с контролем носителя ипредотвращениемколлизий. Производительность этого метода ниже, чемCSMA/CD, т.к. дополнительно компьютер посылает сигналы запроса (RTS–RequesttoSend) на передачу данных. Фактически количество поступающих на кабель сигналов почти удваивается.
Метод доступа к сети передача маркера– метод без конфликтов.Сигнал, называемыймаркером, передается по сети от одного компьютера к другому, пока не достигнет компьютера, который хочет начать передачу данных. Передающий компьютер захватывает маркер, добавляет данные к сигналу маркера и передаёт его обратно в сеть. В пакете данных содержится адрес назначения пакета. Чаще всего этот метод используется в кольцевой топологии, например, в сетяхToken Ring,FDDI
Token Ring. Сетевая архитектураTokenRingбыла разработана в 1980-х годах для преодоления некоторых трудностей, присущих сетям конкурентного типа, например,Ethernet, в которых компьютеры «состязаются» за доступ к сети. ВTokenRingиспользуется маркерный способ доступа к сети. В отличие отEthernetв сетиTokenRingневозможны конфликты данных, происходящие при одновременном начале передачи информации двумя компьютерами. В качестве физической среды могут использоваться витая пара и оптоволокно. Скорость передачи данных 4 или 16 Мбит/с. ФизическиTokenRingимеет звездообразную топологию, а логическикольцевую. Кольцо фактически находится внутри концентратора, в котором порты соединены в непрерывный круг и данные проходят по кругу. Требования к сетямTokenRingопределяются стандартамиIEEE802.5.
Технология TokenRingявляется более сложной технологией, чемEthernet. Она обладает свойствами отказоустойчивости. За счет обратной связи кольца одна из станций − активный монитор непрерывно контролирует наличие маркера, а также время оборота маркера и кадров данных. СетьTokenRingможет строиться на основе нескольких колец, разделенных мостами.
FDDI. ТехнологияFDDI(FiberDistributedDataInterface)оптоволоконный интерфейс распределенных данных. Это первая технология локальных сетей, в которой средой передачи данных является волоконно-оптический кабель. ТехнологияFDDIво многом основывается на технологииTokenRing, развивая и совершенствуя, ее идеи.
Использование волоконно-оптического кабеля в сочетании с преимуществами кольцевой топологии позволяет повысить производительность сети.
Сеть строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных. При этом наличие двух колец повышает отказоустойчивость сети. Двойное кольцо может поддержать до 500 узлов. Общая длина кольца не должна превышать 100 км, однако на каждые 2 км нужно ставить повторитель. Скорость передачи данных до 100 Мбит/с, метод доступа к сети маркерный.
В нормальном режиме данные передаются по первичному кольцу, однако, если он выходит из строя, данные автоматически переходят на вторичное кольцо и передаются в обратном направлении. Когда это происходят, то говорят, что сеть находится в свернутом состоянии. Этим обеспечивается высокая устойчивость соединения к ошибкам.
Компьютеры в сети FDDIделятся на два класса: а) компьютеры, подключенные к кабелям обоих колец; б) компьютеры, подключенные только к одному кольцу.
Схема 9. Базовые технологии ЛВС
Сети FDDIиTokenRing802.5 отличаются также количеством кадров, циркулирующих по кольцу одновременно. По кольцуFDDIодновременно может циркулировать много кадров, следовательно, несколько компьютеров могут осуществлять передачу одновременно.
Недостаткисети: установка сетиFDDIобходится относительно дорого; ограничения на расстояние делают архитектуруFDDIнепригодной для построения глобальных сетей.