4. Виды топологий локальных вычислительных сетей.
Сети с шинной топологией используют линейный моноканал передачи данных, к которому все узлы подсоединены через интерфейсные платы посредством относительно коротких соединительных линий. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не ретранслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано.
Сеть шинной топологии применяет широко известная сеть Ethernet и организованная на ее адаптерах сеть Novell NetWare, очень часто используемая в офисах. В сети с кольцевой топологией все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация, по кольцу передается от узла к узлу и каждый узел ретранслирует посланное сообщение. В каждом узле для этого имеются, ^вои интерфейсная и приемо-передающая аппаратура, позволяющая управлять прохождением данных в сети. Передача данных по кольцу с целью упрощения приемо-передающей аппаратуры выполняется только в одном направлении. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения (Token Ring).
Основу последовательной сети с радиальной топологией составляет сервер, к которому подсоединяются рабочие станции, каждая по своей линии связи. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети.
Широковещательные радиальные сети с пассивным центром вместо центрального сервера имеют коммутирующее устройство (концентратор), обеспечивающее подключение одного передающего канала сразу ко всем остальным. В структуре сети можно выделить коммуникационную (СПД) и абонентскую подсети (хост-компьютеры, серверы, рабочие станции).
В зависимости от используемой коммуникационной среды абонентские сети делятся на сети с моноканалом, иерархические, полносвязные, сети со смешанной топологией.
В сетях с моноканалом доступ абонентов к информации осуществляется на основе селекции передаваемых кадров или пакетов данных по адресной части последних. Это сети с селекцией информации.
Иерархические, полносвязные и сети со смешанной топологией требуют маршрутизацию информации в каждом узле пути. Неоднозначная маршрутизация выполняется только в сетях, имеющих замкнутые контуры каналов связи. Это сети с маршрутизацией информации.
5. Протоколы канального уровня. Методы доступа к сети.
Наибольшее развитие в ЛВС получили протоколы двух нижних уровней управления модели OS1. В сетях, использующих моноканал, протоколы канального уровня делятся на два подуровня: подуровень логической передачи данных — LLC, подуровень управления доступом к сети — MAC.
Для организации эффективного доступа к моноканалу используются принципы частотной или временной модуляции. Группы методов доступа, основанные на временном разделении, разделяются на централизованные и распределенные. Централизованный доступ управляется от сервера. Распределенные — на основе протоколов, принятых к исполнению всеми рабочими станциями сети.
В случае централизованного доступа каждый клиент может получать доступ к моноканалу: по заранее составленному расписанию; по схеме жесткой временной коммутации; на основе гибкой временной коммутации (опроса рабочих станций); метод передачи полномочий, использующий маркер. Это не имеющий адреса, свободно циркулирующий по сети служебный пакет определенного формата, в который клиенты сети могут помещать свои информационные пакеты, пакет, определяющий стандартный временной интервал. Последовательность передачи маркера по сети от одной рабочей станции к другой задается сервером. Если маркер свободен, рабочая станция помещает в него пакет своих данных, устанавливает в нем признак занятости и передает маркер дальше по сети. Станция, которой было адресовано сообщение, принимает его, сбрасывает признак занятости и отправляет дальше. Данный метод доступа для сетей с шинной и радиальной топологий обеспечивается протоколом ARCNET.
Распределенные методы доступа подразделяются на случайные и детерминированные. Детерминированный доступ обеспечивает наиболее полное использование моноканала и описывается протоколами, дающими гарантию каждой рабочей станции на определенное время доступа к моноканалу. Различают метод передачи маркера, реализуемый в сетях с кольцевой и радиальной топологией протоколом Token Ring и протоколом FDDI, и метод включения маркера, когда рабочая станция приостанавливает движение поступившего «занятого» маркера (временно запоминает его в буферной памяти), вместо него формирует новый маркер с включенным в него своим пакетом данных, и по сети сначала посылает свой новый маркер, а затем уже ранее поступивший «чужой».
При случайном доступе («метод состязаний») обращения станций к моноканалу могут выполняться в любое время, но нет гарантий, что каждое такое обращение позволит реализовать эффективную ПД. Реализуется протоколом Ethernet.
3. Топология лвс
Структура (топология) ЛВС чаще всего неиерархическая, т.е. в них нет строгого деления по уровням станций локальной сети. Под станцией ЛВС (рабочей станцией) понимают систему, обеспечивающую пользователя некоторыми вычислительными ресурсами, необходимыми для его индивидуальной работы, а также предоставляющую доступ к различным видам обслуживания.
В локальных сетях наиболее распространены следующие топологии: шинная, кольцевая, звездообразная и древовидная.
в) звездообразная г) древовидная
Качественная оценка перечисленных видов топологий в ЛВС приведена в таблице 1.
Таблица 1. Виды топологий в ЛВС
- отсутствие активного переприема при доступе к физической среде;
- простые конструкции;
- возможность подключения к любой точке кабеля.
- Низкая надежность: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть;
- Невысокая производительность: в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные по сети, следовательно, пропускная способность канала связи делится между всеми узлами сети.
- Обладает свойством резервирования связей;
- Удобна для организации обратной связи, следовательно, отправитель может контролировать процесс доставки данных адресату;
- В случае выхода из строя какой-либо станции канал связи прерывается между остальными станциями кольца.
- Существенно большая надежность: в случае выхода из строя какой-либо станции канал связи не прерывается между остальными станциями;
- Администратор сети имеет возможность блокировки запрещенные администратором передачи.
- Высокая стоимость сетевого оборудования: необходимость приобретения концентратора;
- Выход из строя концентратора парализует все сеть целиком;
- Возможность по наращиванию количества узлов в сети ограничивается количеством портов концентратора.
4. Физическая среда передачи
В настоящее время в ЛВС в основном применяются следующие физические среды: коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель связи (волос) и витую пару проводников. Коаксиальные кабели, представляют собой наиболее массовую физическую среду передачи информации в ЛВС. Массовость применения коаксиальных кабелей в ЛВС объясняется их высоким технико-эксплуатационным показателями, большими скоростями (50-100 Мбит/с) передачи, износоустойчивостью при приемлемой стоимости. В проектировании ЛВС можно использовать толстый коаксиальный кабель для участка длиной 500м и тонкий коаксиальный кабель для участка длиной 185м при умеренном уровне электромагнитных помех и скорости 10Мбит/с. ВОЛС начинают конкурировать с некоторыми видами коаксиальных кабелей и обеспечивают скорость передачи сигналов 2-3 Гбит/с на расстоянии 1,5 — 3 км. Имеют небольшие размеры, массу, высокую стоимость и износоустойчивость в пределах 3-4 лет, хорошо защищены от всякого рода помех. В проектировании ЛВС оптоволоконный кабель можно использовать для участков большой протяжённости (4-6 км без переприёма) и скорости модуляции 10Мбит/с и выше, где имеется высокий уровень электромагнитных помех. Там, где не требуется высокая скорость передачи и имеется слабый уровень электромагнитных помех применяют наиболее простые и дешевые виды физической среды — витые пары. При скорости 10Мбит/с витые пары обеспечивают передачу информации на расстояние 100 м без переприёма. Если скорость в проектируемой линии будет меньше, то соответственно увеличивается расстояние (однако при этом необходимо согласование линии и аппаратуры приёма-передачи). Износоустойчивость средняя и меняется в зависимости от условий эксплуатации от 2 до 6 лет. Витая пара представляет собой наиболее доступный для массового пользователя способ соединения станций ЛВС, т.к. имеет самую низкую стоимость среди остальных видов моноканалов. В таблице 2 приведены рекомендации по выбору физической среды для моноканала с учетом видов пересылаемой информации ( речь, TV и данные). Таблица 2. Рекомендации по выбору физической среды для моноканала
| Технико-эксплуатационные показатели | ВОЛС | Коаксиальный кабель | Витая пара |
| Виды пересылаемой информации | Речь, TV, данные | Речь, TV, данные | Данные |
| Качество пересылаемой информации | Высокое | Высокое | Низкое |
| Расстояние, км | 10 | 10 | 0,8 — 1,5 |
| Износоустойчивость | Средняя | Высокая | Средняя |
| Стоимость | Высокая | Средняя | Низкая |
В целом арсенал технических средств для каналов связи в ЛВС достаточно обширен и обеспечивает свободу выбора для конкретных условий применения ЛВС. Но на сегодняшний день все чаще используется технология Ethernet.