Компьютерные сети понятие и сущность (стр. 3 из 5)
В логическом кольце информация передается последовательно от узла к узлу. Каждый узел принимает кадры только от предыдущего и посылает только последующему узлу по кольцу. Узел транслирует дальше по сети все кадры, а обрабатывает только адресуемые ему. Реализуется на физической топологии кольца или звезды с внутренним кольцом в концентраторе. Метод доступа — детерминированный. На логическом кольце строятся сети Token Ring и FDDI.
Современный подход к построению высокопроизводительных сетей переносит большую часть функций МАС-уровня (управление доступом к среде) на центральные сетевые устройства — коммутаторы. При этом можно говорить о логической звезде, хотя это название широко не используется.
Ethernet и IEEE 802.3
Система организация сети Ethernet была совместно разработана в 1980 г. фирмами DEC, Intel и Xerox. По именам фирм-разработчиков, этот стандарт стал называться DIX Ethernet. Ethernet имеет метод скорость передачи 10 Мбит/сек и использует метод доступа к кабелю CSMA/CD. IEEE 802.3 определяет аналогичных, но несколько другой стандарт, который использует другой формат кадра (кадр это структура и кодирование пакета). Поскольку 802.3 - это стандарт, используемый в NetWare по умолчанию, и распространен он шире, в этом разделе мы будем говорить именно о нем. Однако при необходимости NetWare обеспечивает также метод применения стандарта DIX Ethernet.
Кроме 1BASE-5, все адаптации стандарта IEEE 802.3 обеспечивают скорость передачи 10 Мбит/сек. 1BASE-5 обеспечивает передачу 1Мбит/сек, но имеет удлиненные сегменты с кабелем типа "витая пара". Поскольку более популярной технологией является 10BASE-5, 10BASE-2 и 10BASE-T, мы будем говорить о них, но упомянем и другие. Заметим, что первой число в этих обозначениях указывает скорость передачи (Мбит/сек), а последнее - число метров на сегмент х100.
Название Описание
10BASE-5 Коаксиальный кабель с максимальной длиной сегмента 500 м.
10BASE-2 Коаксиальный кабель с максимальной длиной сегмента 185 м.
1BASE-5 Кабель типа "витая пара" с максимальной длиной сегмента 500 м. и скоростью передачи 1 Мбит/сек.
10BASE-T Кабель типа "витая пара" с максимальной длиной сегмента 200 м. и скоростью передачи 10 Мбит/сек.
10BROAD-36 Коаксиальный кабель с максимальной длиной сегмента 3600 м. и широкополосными методами передачи.
10BASE-F Оптоволоконные кабельные сегменты со скоростью передачи 10 Мбит/сек.
Сети Ethernet 802.3 имеют топологию линейной шины с методом доступа CSMA/CD. Рабочие станции подключаются по методу цепочки кластеров. Сегменты формируют кабельную систему, называемую магистралью. Вы можете также использовать звездообразную конфигурацию с кабелем типа "витая пара", где кабель каждой станции подключается к центральному концентратору.
Беспроводные локальные вычислительные сети
При рассмотрении такого вопроса, как прокладка по зданию кабелей, вам следует принять во внимание возможности беспроводной технологии. Сегодня беспроводные локальные сети представляют собой разумную альтернативу обычным сетям. Они избавляют вас от необходимости беспокоиться об обрыве кабеля. Хотя достигнутая в них скорость передачи не может сравниться с пропускной способностью кабеля, в последние годы она значительно возрасла, достигая порядка 54 Мбит/сек. Цены на беспроводные сети LAN снижаются, и с учетом стоимости прокладки кабеля беспроводная сеть может оказаться дешевле кабельной. Внедрению таких сетей может способствовать и требования к мобильности некоторых подразделений фирмы: временных творческих коллективов, использование переносных ПК и др.
Существуют следующие методы передачи:
Симплексный, полудуплексный и полнодуплексный (или просто дуплексный) режимы передачи.
Параллельная и последовательная передачи.
Асинхронная и синхронная передачи.
При симплексном режиме данные передаются только в одном направлении. Используя транспортную аналогию, симплексную передачу можно представить как однонаправленную однополосную дорогу (транспорт движется только в одну сторону и в один ряд). Сейчас она редко используется на практике.
Полудуплексный режим является самым распространенным. Он похож на однополосную дорогу, по которой движение может осуществляться в обоих направлениях, но не одновременно, а последовательно.
Режим полного дуплекса похож на двухполосную, двунаправленную дорогу. Данные могут передаваться в оба направления одновременно.
Параллельная передача характеризуется тем, что группа битов передается одновременно по нескольким проводникам. Каждый бит передается по собственному проводу. Например, все внутренние коммуникации компьютера с его устройствами осуществляются через параллельную передачу. Это быстрый способ передачи. Однако при больших расстояниях он становится экономически невыгодным не только из-за того, что требует значительно больше кабеля, но и по причине взаимных помех этих проводников.
При последовательной передаче группа битов передается последовательно, один за другим по одному проводнику. Она медленнее, но экономически более выгодна при передаче на большие расстояния.
Асинхронная передача часто называется старт-стопной передачей. Данные передаются как последовательность нулей и единиц, поэтому приемник должен уметь выделять байты в этом потоке данных. При асинхронной передаче каждый байт обрамляется стартовым и стоповым битом, с помощью которых приемник может их разделить. В некоторых случаях на низко надежных линиях связи разрешается использовать несколько таких битов. Однако эти дополнительные биты создают и дополнительные накладные расходы, что снижает эффективную скорость передачи.
Синхронная передача, более быстрая чем асинхронная, передает информацию большими блоками и она не разделена старт-стопными битами. Эти блоки данных обрамляются специальными управляющими символами, которыми манипулируют сложные модемы. Другие символы несут дополнительную информацию о данных и обеспечивают функции обнаружения ошибок.
Синхронная передача более быстрая и почти безошибочная. Но она требует более дорогостоящего оборудования.
3. Технологии коммутации кадров (frame switching) в локальных сетях
Повторители и концентраторы локальных сетей реализуют базовые технологии, разработанные для разделяемых сред передачи данных. Классическим представителем такой технологии является технология Ethernet на коаксиальном кабеле. В такой сети все компьютеры разделяют во времени единственный канал связи, образованный сегментом коаксиального кабеля (рисунок 2.1).
Рис. 2.1. Разделяемый канал передачи данных в сети Ethernet
При передаче каким-нибудь компьютером кадра данных все остальные компьютеры принимают его по общему коаксиальному кабелю, находясь с передатчиком в постоянном побитном синхронизме. На время передачи этого кадра никакие другие обмены информации в сети не разрешаются. Способ доступа к общему кабелю управляется несложным распределенным механизмом арбитража - каждый компьютер имеет право начать передачу кадра, если на кабеле отсутствуют информационные сигналы, а при одновременной передаче кадров несколькими компьютерами схемы приемников умеют распознавать и обрабатывать эту ситуацию, называемую коллизией. Обработка коллизии также несложна - все передающие узлы прекращают выставлять биты своих кадров на кабель и повторяют попытку передачи кадра через случайный промежуток времени.
Работа всех узлов сети Ethernet в режиме большой распределенной электронной схемы с общим тактовым генератором приводит к нескольким ограничениям, накладываемым на сеть. Основными ограничениями являются:
Максимально допустимая длина сегмента. Она зависит от типа используемого кабеля: для витой пары это 100 м, для тонкого коаксиала - 185 м, для толстого коаксиала - 500 м, а для оптоволокна - 2000 м. Для наиболее дешевых и распространенных типов кабеля - витой пары и тонкого коаксиала - это ограничение часто становится весьма нежелательным. Технология Ethernet предлагает использовать для преодоления этого ограничения повторители и концентраторы, выполняющие функции усиления сигнала, улучшения формы фронтов импульсов и исправления погрешностей синхронизации. Однако возможности этих устройств по увеличению максимально допустимого расстояния между двумя любыми узлами сети (которое называется диаметром сети) не очень велики - число повторителей между узлами не может превышать 4-х (так называемое правило четырех хабов). Для витой пары это дает увеличение до 500 м (рисунок 2.2). Кроме того, существует общее ограничение на диаметр сети Ethernet - не более 2500 м для любых типов кабеля и любого количества установленных концентраторов. Это ограничение нужно соблюдать для четкого распознавания коллизий всеми узлами сети, как бы далеко (в заданных пределах) они друг от друга не находились, иначе кадр может быть передан с искажениями.
Рис. 2.2. Максимальный диаметр сети Ethernet на витой паре
Максимальное число узлов в сети. Стандарты Ethernet ограничивают число узлов в сети предельным значением в 1024 компьютера вне зависимости от типа кабеля и количества сегментов, а каждая спецификация для конкретного типа кабельной системы устанавливает еще и свое, более жесткое ограничение. Так, к сегменту кабеля на тонком коаксиале нельзя подключить более 30 узлов, а для толстого коаксиала это число увеличивается до 100 узлов. В сетях Ethernet на витой паре и оптоволокне каждый отрезок кабеля соединяет всего два узла, но так как количество таких отрезков спецификация не оговаривает, то здесь действует общее ограничение в 1024 узла.