Основы сетевых технологий. Методы и средства построения больших сетей.

Основы сетевых технологий. Методы и средства построения больших сетей.

В сетях с небольшим (от 6 до 30) количеством компьютеров обычно используется одна из типовых топологий (общая шина, кольцо, звезда или полносвязная сеть). Все перечисленные топологии обладают свойством однородности. Все компьютеры в такой сети имеют одинаковые права в отношении доступа к другим компьютерам (за исключением центрального компьютера при соединении звезда. Однородность структуры упрощает наращивание числа компьютеров, облегчает обслуживание и эксплуатацию сети.

Но при построении больших сетей однородная структура связей порождает различные ограничения:

1)     ограниченная длина связи между узлами сети;

2)        ограниченное  количество узлов в сети;

3)        ограничения на интенсивность графика, порождаемого узлами сети.

Ethernet на,тонком коаксиальном кабеле позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров, к которому можно подключить не более 30 компьютеров. При  интенсивном обмене информацией между компьютерами, приходится снижать число подключенных к кабелю компьютеров до 20, а то и до 10, чтобы каждому компьютеру доставалась приемлемая доля общей пропускной способности сети.

Физическая структуризация сети

Специальные методы структуризации сети и специальное структурообразующее оборудование — повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы позволяют снять эти ограничения. С помощью такого рода коммуникационного оборудования  отдельные сегменты сети эффективно взаимодействуют между собой.

Повторители

Повторитель (repeator) — используется для физического соединения различных сегментов кабеля локальной сети с целью увеличения общей длины сети. Повторитель передает сигналы, приходящие из одного сегмента сети, в другие ее сегменты (рис. 1). Повторитель позволяет увеличить длину линий связи за счет улучшения качества передаваемого сигнала — восстановления его мощности и амплитуды, улучшения фронтов и т. п.

Рис. 1.  Повторитель позволяет увеличить длину сети Ethernet

                                      а)                                                                          б)

Рис. 2. Концентраторы различных технологий

 Повторитель с  несколькими портами, соединяющий несколько физических сегментов, называют концентратором (concentrator) или хабом (hub— основа, центр деятельности). В данном устройстве сосредоточиваются все связи между сегментами сети.

Концентраторы используются практически для всех базовых технологий локальных сетей — Ethernet, ArcNet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 100VG-AnyLAN.

В работе концентраторов любых технологий много общего — все они повторяют сигналы, пришедшие с одного из своих портов, на других своих портах.  Разница состоит в том, на каких именно портах повторяются входные сигналы. Так, концентратор Ethernet повторяет входные сигналы на всех своих портах, кроме того, с которого сигналы поступают (рис. 2, а). А концентратор Token Ring (рис. 2, б) повторяет входные сигналы, поступающие с некоторого порта, только на одном порту — на том, к которому подключен следующий в кольце компьютер. Концентратор изменяет физическую топологию сети, но не меняет ее логическую топологию.

Физическая топология - это конфигурация связей, образованных отдельными частями кабеля. Логическая топология - это конфигурация ин­формационных потоков между компьютерами сети. Часто физичес­кая и логическая топологии сети совпадают. Например, сеть, представленная на рис. 3, а, имеет физическую топологию кольцо. Компьютеры этой сети получают доступ к кабелям кольца за счет передачи друг другу специального кадра — маркера. Маркер также передается последовательно от компьютера к компьютеру в том же порядке, в котором компьютеры соединены в физическое кольцо(компьютер А передает маркер компьютеру В, компьютер В — компьютеру С и т. д.).

Рис. 1.16. Логическая и физическая топологии сети

Несовпадение физической и логической топологии демонстрирует сеть, показанная на рис. 3, б. Физически компьютеры соединены по топологии общая шина, а доступ  к шине происходит не по алгоритму случайного доступа, применяемому в технологии Ethernet, а путем передачи маркера в кольцевом порядке(от компьютера А — компьютеру В, от компьютера В — компьютеру С и т. д.). Порядок передачи маркера уже не повторяет физические связи, а определяется логическим конфигурированием драйверов сетевых адаптеров. Можно настроить сетевые адаптеры и их драйверы таким образом, чтобы компьютеры образовали кольцо в другом порядке, например: В, А, С, но при этом физическая структура сети не изменяется.

Сеть на рис. 2, а. является другим примером несовпадения физической и логической топологий сети. Hub Ethernet поддержива­ет в сети физическую топологию звезда, но логическая топология сети (общая шина) осталась без изменений. Концентратор повторяет данные, при­шедшие с любого порта, на всех остальных портах, и они появляются одновремен­но на всех физических сегментах сети (как и в сети с физической общей шиной). Логика доступа к сети совершенно не меняется. Алгоритм случай­ного доступа (определение незанятости среды, захват среды, распознавание и от­работка коллизий)  остается в силе.

Физическая структуризация сети с помощью концентраторов позволяет увеличить расстояния между узлами сети и повышает ее надеж­ность (концентратор отключает свой порт, если обнаруживает, что присоединенный к нему узел слишком долго монопольно занимает сеть, и может блокировать некорректно работающий узел в других случаях, выполняя роль управляющего узла.).