Скорость  передачи информации по оптоволоконному  кабелю более 50 Мбит/с. По сравнению  с предыдущими типами передающей среды он более дорог, менее технологичен в эксплуатации.

  ЛВС, выпускаемые различными фирмами, либо рассчитаны на один из типов передающей среды, либо могут быть реализованы  в различных вариантах, на базе различных  передающих сред.

2.2 Основные топологии ЛВС

  Вычислительные  машины, входящие в состав ЛВС, могут  быть расположены самым случайным  образом на территории, где создается  вычислительная сеть. Следует заметить, что для способа обращения  к передающей среде и методов  управления сетью небезразлично, как  расположены абонентские ЭВМ. Поэтому  имеет смысл говорить о топологии ЛВС.

  Топология ЛВС - это усредненная геометрическая схема соединений узлов сети.

  Топологии вычислительных сетей могут быть самыми различными, но для локальных  вычислительных сетей типичными  являются всего три: кольцевая, шинная, звездообразная.

  Иногда  для упрощения используют термины  – кольцо, шина и звезда. Не следует думать, что рассматриваемые типы топологий представляют собой идеальное кольцо, идеальную прямую или звезду.

  Любую компьютерную сеть можно рассматривать  как совокупность узлов.

Узел – любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети.

  Топология усредняет схему соединений узлов  сети. Так, и эллипс, и замкнутая  кривая, и замкнутая ломаная линия  относятся к кольцевой топологии, а незамкнутая ломаная линия  – к шинной.

  Кольцевая топология предусматривает соединение узлов сети замкнутой кривой – кабелем передающей среды (рис. 4). Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.

  

Рис. 4.   Сеть кольцевой топологии

  Кольцевая топология является идеальной для  сетей, занимающих сравнительно небольшое  пространство. В ней отсутствует  центральный узел, что повышает надежность сети. Ретрансляция информации позволяет  использовать в качестве передающей среды любые типы кабелей.

  Последовательная  дисциплина обслуживания узлов такой  сети снижает ее быстродействие, а  выход из строя одного из узлов  нарушает целостность кольца и требует  принятия специальных мер для  сохранения тракта передачи информации.

  Шинная  топология – одна из наиболее простых (рис. 5). Она связана с использованием в качестве передающей среды коаксиального кабеля. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не транслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано. Дисциплина обслуживания параллельная.

  

Рис. 5.   Сеть шинной топологии

  Это обеспечивает высокое быстродействие ЛВС с шинной топологией. Сеть легко  наращивать и конфигурировать, а  также адаптировать к различным  системам. Сеть шинной топологии устойчива  к возможным неисправностям отдельных  узлов.

  Сети  шинной топологии наиболее распространены в настоящее время. Следует отметить, что они имеют малую протяженность  и не позволяют использовать различные  типы кабеля в пределах одной сети.

  Звездообразная  топология (рис. 6) базируется на концепции центрального узла, к которому подключаются периферийные узлы. Каждый периферийный узел имеет свою отдельную линию связи с центральным узлом. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети.

  

Рис. 6.   Сеть звездообразной топологии

  Звездообразная  топология значительно упрощает взаимодействие узлов ЛВС друг с  другом, позволяет использовать более  простые сетевые адаптеры. В то же время работоспособность ЛВС  со звездообразной топологией целиком  зависит от центрального узла.

  В реальных вычислительных сетях могут  использоваться более сложные топологии, представляющие в некоторых случаях  сочетания рассмотренных.

  Выбор той или иной топологии определяется областью применения ЛВС, географическим расположением ее узлов и размерностью сети в целом.

2.3 Методы доступа к передающей среде

  Передающая  среда является общим ресурсом для  всех узлов сети. Чтобы получить возможность доступа к этому  ресурсу из узла сети, необходимы специальные  механизмы – методы доступа.

 

Метод доступа к передающей среде – метод, обеспечивающий выполнение совокупности правил, по которым узлы сети получают доступ к ресурсу.

  Существуют  два основных класса методов доступа: детерминированные, недетерминированные.

  При детерминированных методах доступа передающая среда распределяется между узлами с помощью специального механизма управления, гарантирующего передачу данных узла в течение некоторого, достаточно малого интервала времени.

  Наиболее  распространенными детерминированными методами доступа являются метод  опроса и метод передачи права. Метод  опроса рассматривался ранее. Он используется преимущественно в сетях звездообразной топологии.

  Метод передачи права применяется в  сетях с кольцевой топологией. Он основан на передаче по сети специального сообщения – маркера.

Маркер – служебное сообщение определенного формата, в которое абоненты сети могут помещать свои информационные пакеты.

  Маркер  циркулирует по кольцу, и любой  узел, имеющий данные для передачи, помещает их в свободный маркер, устанавливает признак занятости  маркера и передает его по кольцу. Узел, которому было адресовано сообщение, принимает его, устанавливает признак  подтверждения приема информации и  отправляет маркер в кольцо.

  Передающий  узел, получив подтверждение, освобождает  маркер и отправляет его в сеть. Существуют методы доступа, использующие несколько маркеров.

  Недетерминированные – случайные методы доступа предусматривают конкуренцию всех узлов сети за право передачи. Возможны одновременные попытки передачи со стороны нескольких узлов, в результате чего возникают коллизии.

  Наиболее  распространенным недетерминированным  методом доступа является множественный  метод доступа с контролем  несущей частоты и обнаружением коллизий (CSMA/CD). В сущности, это описанный ранее режим соперничества. Контроль несущей частоты заключается в том, что узел, желающий передать сообщение, "прослушивает" передающую среду, ожидая ее освобождения. Если среда свободна, узел начинает передачу.

  Следует отметить, что топология сети, метод  доступа к передающей среде и  метод передачи тесным образом связаны  друг с другом. Определяющим компонентом  является топология сети.

2.4 Назначение ЛВС

  Локальные вычислительные сети за последнее пятилетие  получили широкое распространение  в самых различных областях науки, техники и производства.

  Особенно  широко ЛВС применяются при разработке коллективных проектов, например сложных  программных комплексов. На базе ЛВС  можно создавать системы автоматизированного  проектирования. Это позволяет реализовывать  новые технологии проектирования изделий  машиностроения, радиоэлектроники и  вычислительной техники. В условиях развития рыночной экономики появляется возможность создавать конкурентоспособную продукцию, быстро модернизировать ее, обеспечивая реализацию экономической стратегии предприятия.

  ЛВС позволяют также реализовывать  новые информационные технологии в  системах организационно-экономического управления.

  В учебных лабораториях университетов  ЛВС позволяют повысить качество обучения и внедрять современные  интеллектуальные технологии обучения.

3. ОБЪЕДИНЕНИЕ ЛВС

3.1 Причины объединения ЛВС

  Созданная на определенном этапе развития системы  ЛВС с течением времени перестает  удовлетворять потребности всех пользователей, и тогда встает проблема расширения ее функциональных возможностей. Может возникнуть необходимость  объединения внутри фирмы различных  ЛВС, появившихся в различных  ее отделах и филиалах в разное время, хотя бы для организации обмена данными с другими системами. Проблема расширения конфигурации сети может быть решена как в пределах ограниченного пространства, так  и с выходом во внешнюю среду.

  Стремление  получить выход на определенные информационные ресурсы может потребовать подключения  ЛВС к сетям более высокого уровня.

  В самом простом варианте объединение  ЛВС необходимо для расширения сети в целом, но технические возможности  существующей сети исчерпаны, новых  абонентов подключить к ней нельзя. Можно только создать еще одну ЛВС и объединить ее с уже существующей, воспользовавшись одним из нижеперечисленных  способов.

3.2 Способы объединения ЛВС

  Мост. Самый простой вариант объединения ЛВС – объединение одинаковых сетей в пределах ограниченного пространства. Физическая передающая среда накладывает ограничения на длину сетевого кабеля. В пределах допустимой длины строится отрезок сети – сетевой сегмент. Для объединения сетевых сегментов используются мосты.

Мост  – устройство, соединяющее две сети, использующие одинаковые методы передачи данных.

  Сети, которые объединяет мост, должны иметь  одинаковые сетевые уровни модели взаимодействия открытых систем, нижние уровни могут  иметь некоторые отличия.

  Дня сети персональных компьютеров мост – отдельная ЭВМ со специальным  программным обеспечением и дополнительной аппаратурой. Мост может соединять  сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых  операционных систем.

  Мосты могут быть локальными и удаленными.

  Локальные мосты соединяют сети, расположенные на ограниченной территории в пределах уже существующей системы.

  Удаленные мосты соединяют сети, разнесенные территориально, с использованием внешних каналов связи и модемов.

  Локальные мосты, в свою очередь, разделяются  на внутренние и внешние.

  Внутренние  мосты обычно располагаются на одной из ЭВМ данной сети и совмещают функцию моста с функцией абонентской ЭВМ. Расширение функций осуществляется путем установки дополнительной сетевой платы.

  Внешние мосты предусматривают использование для выполнения своих функций отдельной ЭВМ со специальным программным обеспечением.

  Маршрутизатор (роутер). Сеть сложной конфигурации, представляющая собой соединение нескольких сетей, нуждается в специальном устройстве. Задача этого устройства – отправить сообщение адресату в нужную сеть. Называется такое устройство маршрутизатором.

Маршрутизатор, или роутер, – устройство, соединяющее сети разного типа, но использующее одну операционную систему.

  Маршрутизатор выполняет свои функции на сетевом  уровне, поэтому он зависит от протоколов обмена данными, но не зависит от типа сети. С помощью двух адресов –  адреса сети и адреса узла маршрутизатор  однозначно выбирает определенную станцию  сети.

Пример. Необходимо установить связь с абонентом телефонной сети, находящимся в другом городе. Сначала набирается адрес телефонной сети этого города – код города. Затем – адрес узла этой сети – телефонный номер абонента. Функции маршрутизатора выполняет аппаратура АТС.