Структура сети Ethernet с топологией «звезда»
Дальнейшее повышение скорости передачи информации достигнуто в сетях Gigabit Ethernet (вариант 1000Base-X). В соответствии со стандартом IEEE 802.3z имеются разновидности Gigabit Ethernet на ВОЛС с использованием длин волн 830 или 1270 нм (варианты 1000Base-SX и 1000Base-LX соответственно) и на витой паре категории 5 (вариант 1000BaseT). Связь осуществляется на расстояниях до 5000 м в случае одномодовой ВОЛС, 550 м в случае многомодовой ВОЛС или до 25 м в случае медных проводов. В сегментах сети, передающих данные со скоростью 1000 Мб/с, используются, во-первых, передача данных по ВОЛС или параллельно по 4 витым парам, во-вторых, 5-уровневое представление данных (например, +2, +1, 0, -1, -2 В), в-третьих, кодирование 8B/10B.
Гигабитная скорость достигается благодаря следующим решениям. Сеть имеет
иерархическую структуру. Участки (отдельные компьютеры или подсети) по 10 Мб/с подключаются к портам переключателей (switches) скорости 10/100, их выходы по 100 Мб/с, в свою очередь, подключаются к портам переключателей 100/1000
Сеть Token Ring — вторая по степени распространенности среди ЛВС после сетей Ethernet. Это сеть кольцевой топологии, с тактируемым маркерным методом доступа, учитывающим приоритеты. Она была разработана фирмой IBM и послужила основой для стандарта IEEE 802.5. Топология сети Token Ring показана на рис.
Концентраторы служат для удобства управления сетью, в частности, отключения от кольца неисправных узлов. Типичная реализация сети Token Ring характеризуется следующими данными: максимальное число станций данных — 96; максимальное число концентраторов — 12; максимальная длина замыкающего кабеля — 120 м; максимальная длина кабеля между двумя концентраторами или между концентратором и станцией — 45 м; два варианта скорости передачи данных по линии — 4 или 16 Мбит/с. После включения сети один из узлов сети назначается активным, т.е. он включает в кольцо свой сдвигающий регистр, формирует и посылает в кольцо маркер. Именно этот узел будет восстанавливать маркер, если он по какой-либо причине будет потерян. Сеть Token Ring рассчитана на меньшие предельные расстояния и число станций, чем Ethernet, но лучше приспособлена к повышенным нагрузкам.
Сеть FDDI (Fiber Distributed Data Interface) — сеть кольцевой топологии на ВОЛС. В основном варианте сети применено двойное кольцо. Максимальная протяженнсть кольца — до 200 км, между соседними станциями — не более 2 км. Максимальное число узлов — 500. В ВОЛС используются волны длиной 1300 нм. Два кольца ВОЛС используются одновременно. Станции можно подключать к одному из колец или к обоим сразу. Использование конкретным узлом обоих колец позволяет для этого узла иметь суммарную пропускную способность в 200 Мбит/с. Другое возможное использование второго кольца — обход с его помощью поврежденного участка. Cети FDDI — связываюn подсети отдельных подразделений предприятий.
Сетевая топология «звезда»
Каждый компьютер и сетевые устройства подключены отдельным проводом к отдельному порту устройства, называемого концентратором или повторителем (репитер), или хабом (Hub) (рис. 1.5) . 
Рис. 1.5. Схема топологии «звезда» Если между устройством и концентратором происходит разрыв соединения, то вся остальная сеть продолжает работать. При выходе из строя концентратора сеть перестанет работать. Вариант подключения приведен на рис. 1.6. 
Рис. 1.6 Объединение сетевых устройств с помощью топологии «звезда» Данная сетевая топология наиболее удобна при поиске повреждений сетевых элементов: кабеля, сетевых адаптеров или разъемов. При добавлении новых устройств «звезда» также удобней по сравнению с топологией общая шина. Также можно принять во внимание, что 100 и 1000 мегабитные сети строятся по топологии «звезда».
Сетевые стандарты Ethernet
10Base2 илиТонкий (Thin) Ethernet
Основная используемая топология — общая шина. Используемый провод коаксиальный кабель 50 Ом, тонкий. На рис. 1.7 приведен вариант применения данной технологии. Для соединения компьютеров в сети на базе коаксиального кабеля применяются Т-коннекторы (в форме буквы Т — 2 на рис. 1.7) или цилиндрические соединители типа BNC (3 на рис. 1.7) и 50-омные заглушки (терминаторы — 4 на рис. 1.7). Параметры тонкого Ethernet приведены в табл. 1.1. Рис. 1.7. Тонкий Ethernet. 1 — сетевая карта, установленная в компьютере; 2 — Т-коннектор; 3 — разъемы на концах кабеля; 4 — терминатор.
10Base-5 или Толстый Ethernet
10Base5 или «толстый» Ethernet самый старый стандарт среди остальных. Основная используемая топология — общая шина. Используемый провод — коаксиальный кабель толстый (так называемый «желтый») с волновым сопротивлением 50 Ом. На рис. 1.8 приведен вариант применения данной технологии. Рис. 1.8. Толстый Ethernet. Устройства подключаются к сети посредством устанавливаемого на кабель трансивера (transceiver — MAU (Media Access Unit)). К недостаткам можно отнести сложность установки, что связано с толщиной и жесткостью кабеля, и большую стоимость. Параметры толстого Ethernet приведены в табл.1.1.
Три основных вида топологии: шина, кольцо и звезда
Существуют три основных вида топологии сети: шина, кольцо и звезда. Некоторые локальные сети типа Ethernet используют несколько типов топологии. Все три вида показаны на рис. 9. У каждой топологии есть свои плюсы и минусы.
Рис. 9 Три основных вида топологии локальной сети: шина, кольцо и звезда
В шинной топологии каждое устройство подключается к общему кабелю, что очень похоже на шину питания в компьютерах. Классические коаксиальная «толстая» Ethernet и коаксиальная «тонкая» Ethernet являются примерами шинной топологии. Все устройства в шине могут наблюдать за данными, отправленными любым другим устройством, и наоборот, все передачи идут одновременно ко всем устройствам, подключенным к шине. Так как передача данных проходит на большой скорости и между устройствами могут возникать конфликты, то шинная топология должна подчиняться жестким правилам для стабильной работы сети, в том числе относительно времени передачи, подключений к шине, размера шины, разрешения конфликтов и разрыва шины.
Кольцевая топология подключает каждое устройство к следующему устройству в сети, т.е. последнее устройство соединено с самым первым, что создает кольцо. Данные передаются от одного устройства к другому, пока не дойдут до точки назначения. Цифровые данные обычно регенерируются на каждом устройстве, а для управления передачей и для того, чтобы устройство не заняло всю возможную ширину полосы частот, часто используется маркерная схема.
Звездообразная топология соединяет каждое устройство с концентратором, находящимся в центре звезды. Все сообщения между приборами проходят через концентратор. Некоторые люди называют такую сеть «концентратор и лучи», но термин «звезда» используется чаще. Широко распространенные Ethernet-концентраторы и коммутаторы представляют данную топологию в современных сетях. Как только сигнал с данными от любого подключенного устройства доходит до концентратора или коммутатора, процесс «повторения» регенерирует сигнал.
Некоторые топологии сети представляют собой комбинациию нескольких базовых видов топологий. Например, в Token-Ring соединение происходит по принципу звезды, а ее «лучи» соединены с концентратором Token-Ring (или модулем многостанционного доступа, Multistation Access Unit — MSAU) в телекоммуникационном помещении для формирования кольца. Как вы понимаете, у каждой топологии и стандарта локальной сети есть свои сторонники и противники. Мы не будем оспаривать ту или иную точку зрения, если только вопрос не касается использования кабельной системы для нескольких топологий.
В данной главе мы сосредоточимся исключительно на современных технологиях, в том числе на системе витой пары и волоконно-оптической системе сетей Ethernet.