2. Базовые топологии сети
Существует три базовые топологии, на основе которых строится большинство сетей.
Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля, топология называется «шиной». В том случае, когда компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или концентратора, топология называется звездой. Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут в кольцо, такая топология носит название кольца.
Хотя сами по себе базовые топологии несложны, в реальности часто встречаются довольно сложные комбинации, объединяющие свойства нескольких топологий.
2.1 Топология сети типа «шина» (bus)
В этой топологии все компьютеры соединяются друг с другом одним кабелем (рисунок 1).
Рисунок 1 — Схема топологии сети тип «шина»
В сети с топологией «шина» компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов — аппаратных MAC-адресов 4 . Чтобы понять процесс взаимодействия компьютеров по шине, нужно уяснить следующие понятия:
1. Передача сигнала
Данные в виде электрических сигналов, передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу. Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть. Однако вывести прямую зависимость между пропускной способностью сети и количеством компьютеров в ней нельзя. Ибо, кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество факторов, в том числе:
характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети
частота, с которой компьютеры передают данные
тип работающих сетевых приложений
расстояние между компьютерами в сети
Шина — пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.
2. Отражение сигнала
Данные, или электрические сигналы, распространяются по всей сети — от одного конца кабеля к другому. Если не предпринимать никаких специальных действий, сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и не позволит другим компьютерам осуществлять передачу. Поэтому, после того как данные достигнут адресата, электрические сигналы необходимо погасить.
3. Терминатор
Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают заглушки (терминаторы, terminators), поглощающие эти сигналы (Рисунок 2). Все концы сетевого кабеля должны быть к чему-нибудь подключены, например к компьютеру или к баррел-коннектору — для увеличения длины кабеля. К любому свободному — неподключенному — концу кабеля должен быть подсоединен терминатор, чтобы предотвратить отражение электрических сигналов.
Рисунок 2 — Установка терминатора
Нарушение целостности сети может произойти, если разрыв сетевого кабеля происходит при его физическом разрыве или отсоединении одного из его концов. Возможна также ситуация, когда на одном или нескольких концах кабеля отсутствуют терминаторы, что приводит к отражению электрических сигналов в кабеле и прекращению функционирования сети. Сеть «падает». Сами по себе компьютеры в сети остаются полностью работоспособными, но до тех пор, пока сегмент разорван, они не могут взаимодействовать друг с другом.
У такой топологии сети есть достоинства и недостатки. К достоинствам можно отнести:
небольшое время установки сети
дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств)
выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети
Недостатки такой топологии следующие.
такие сети трудно расширять (увеличивать число компьютеров в сети и количество сегментов — отдельных отрезков кабеля, их соединяющих).
поскольку шина используется совместно, в каждый момент времени передачу может вести только один из компьютеров.
«шина» является пассивной топологией — компьютеры только «слушают» кабель и не могут восстанавливать затухающие при передаче по сети сигналы.
надежность сети с топологией «шина» невысока. Когда электрический сигнал достигает конца кабеля, он (если не приняты специальные меры) отражается, нарушая работу всего сегмента сети.
Проблемы, характерные для топологии «шина», привели к тому, что эти сети, столь популярные еще десять лет назад, сейчас уже практически не используются.
Топология сети типа «шина» известна как логическая топология Ethernet 10 Мбит/с.
Понятие топологии сети. Базовые топологии
Важнейшей характеристикой локальной сети является ее топология, или, другими словами, конфигурация.
Топологией или «топологией сети», называется определенное физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов в сети. Топология вычислительной сети – это ее структура («геометрическая форма»), т.е. топология сети определяет, каким образом связаны компьютеры в сети.
Существует три базовых типа топологии: шина (bus); звезда (star); кольцо (ring). На основе этих топологий строятся различные комбинации, например звезда-шина и звезда-кольцо.
Топология сети обуславливает ее характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет:
- на состав необходимого сетевого оборудования;
- характеристики сетевого оборудования;
- возможности расширения сети;
- способ управления сетью.
Понятие глобальной сети. Понятие Интернет
В настоящее время компьютерные сети выходят за пределы ЛВС и вырастают в глобальные компьютерные сети (ГВС), охватывая целые страны и континенты. Самые первые типы локальных сетей не могли соответствовать потребностям крупных предприятий, офисы которых обычно расположены в различных местах. Но как только преимущества компьютерных сетей стали неоспоримы и сетевые программные продукты начали заполнять рынок, перед корпорациями — для сохранения конкурентоспособности — встала задача расширения сетей. Так на основе локальных сетей возникли более крупные системы. Сегодня, когда географические рамки сетей раздвигаются, чтобы соединить пользователей из разных городов и государств, ЛВС превращаются в глобальную вычислительную сеть [ГВС (WAN)], а количество компьютеров в сети уже может варьироваться от десятка до нескольких тысяч. Интернет — это сложное техническое образование, обладающее свойством самоорганизации и саморегуляции. Это свойство, характерное для объектов живой природы, крайне редко проявляется в технических системах. На нем основана высокая устойчивость Интернета в техническом, экономическом, социальном и политическом смысле. Сегодня невозможно указать какой-то сектор Сети, при выходе которого из строя (по любой причине) нарушилось бы функционирование Интернета в целом и его дальнейшее саморазвитие. Саморазвитие Интернета происходит путем его расширения за счет включения все новых и новых компонентов. Этот процесс напоминает ветвление живого растительного организма, только в его основе лежат не естественные процессы обмена веществ, а экономические процессы обмена ресурсами. Рост и развитие происходят одновременно и сбалансировано по трем направлениям, соответствующим трем основным компонентам Интернета: аппаратному, программному и информационному.
Способы передачи информации, коммутация в сетях
Передача данных в сетях производится следующими традиционными методами: коммутацией каналов, коммутацией сообщений и коммутацией пакетов. Коммутация – это метод установления связи, который обеспечивает передачу информации из одной точки (узла сети) в другую между динамически меняющимися источниками и приемниками данных. Каналом связи называют физическую среду и аппаратные средства, осуществляющие передачу информации от одного узла коммутации к другому либо к адресату связи. Канал связи, оснащенный аппаратурой для передачи дискретной информации, называют каналом передачи данных (информационным каналом). Коммутация пакетов предусматривает, что перед отправкой информации передаваемое сообщение подвергается в интерфейсных процессорах пакетированию – разбивается на пакеты ограниченной длины. Каждый пакет сопровождается служебной информацией (заголовком), где указываются адреса отправителя и получателя информации, номер пакета в сообщении и другая системная информация (например, о типе пакета – служебный или содержащий данные и т.п.). Пакеты являются независимыми единицами информации, передаваемыми по сети. По одному и тому же каналу в одно и то же время могут вперемежку передаваться пакеты, принадлежащие разным сообщениям. Пакеты одного сообщения могут передаваться адресату разными маршрутами. Это уменьшает время передачи, увеличивает надежность и защищенность. В пункте назначения интерфейсный процессор должен сформировать из полученных пакетов сообщение в его исходной форме. Общедоступные сети передачи данных обеспечивают коммутацию данных в виде пакетов.