Локальные Вычислительные системы

Для построения сети с звездообразной архитектурой в центре сети необходи­мо разместить концентратор. Его основная функция - обеспечение связи между компьютерами, входящими в сеть. То есть все компьютеры, включая файл-сервер, не связываются непосредственно друг с другом, а присоединяются к концентрато­ру. Такая структура надежнее, поскольку в случае выхода из строя одной из рабо­чих станций все остальные сохраняют работоспособность. В сетях же с шинной топологией в случае повреждения кабеля хотя бы в одном месте происходит раз­рыв единственного физического канала, необходимого для движения сигнала. Кроме того, сети с звездообразной топологией поддерживают технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, что позволяет увеличить пропускную способность сети в десятки и даже сотни раз (разумеется при использовании соответствующих сетевых адап­теров и кабелей).

Кольцевая структура используется в основном в сетях Token Ring и мало чем отличается от шинной. Также в случае неисправности одного из сегментов сети вся сеть выходит из строя. Правда, отпадает необходимость в использовании тер­минаторов.

В сети любой структуры в каждый момент времени обмен данными может про­исходить только между двумя компьютерами одного сегмента. В случае ЛВС с выделенным файл-сервером - это файл-сервер и произвольная рабочая станция; в случае одноранговой ЛВС - это любые две рабочие станции, одна из которых выполняет функции файл-сервера. Упрощенно диалог между файл-сервером и рабочей станци­ей выглядит так: открыть файл - подтвердить открытие файла; пере­дать данные файла - пересылка дан­ных; закрыть файл – подтверждение закрытия файла. Управляет диалогом сетевая операционная система, клиентские части которой должны быть установлены на рабочих стан­циях.

Остановимся подробнее на прин­ципах работы сетевого адаптера. Связь между компьютерами ЛВС физически осуществляется на осно­ве одной из двух схем - обнаруже­ния коллизий и передачи маркера. Метод обнаружения коллизий ис­пользуется стандартами Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, а передачи маркера - стандартом Token Ring. В сетях Ethernet адаптеры непрерывно находятся в состоянии прослушивания сети. Для передачи данных сервер или рабочая станция должны дождаться освобожде­ния ЛВС и только после этого приступить к передаче. Однако не исключено, что передача может начаться несколькими узлами одного сегмента сети одновремен­но, что приведет к коллизии. В случае возникновения коллизии, узлы должны по­вторить свои сообщения. Повторная передача производится адаптером самосто­ятельно без вмешательства процессора компьютера. Время, затрачиваемое на пре­одоление коллизии, обычно не превышает одной микросекунды. Передача сооб­щений в сетях Ethernet производится пакетами со скоростью 10, 100 и 1000 Мбит/с. Естественно, реальная загрузка сети меньше, поскольку требуется время на под­готовку пакетов. Все узлы сегмента сети принимают сообщение, передаваемое компьютером этого сегмента, но только тот узел, которому оно адресовано, посы­лает подтверждение о приеме. Основными поставщиками оборудования для се­тей Ethernet являются фирмы 3Com, Bay Networks (недавно компания Nortel купила Bay Networks), CNet.

В ЛВС с передачей маркера сообщения передаются последовательно от одно­го узла к другому вне зависимости от того, какую архитектуру имеет сеть - кольце­вую или звездообразную. Каждый узел сети получает пакет от соседнего. Если данный узел не является адресатом, то он передает тот же самый пакет следую­щему узлу. Передаваемый пакет может содержать либо данные, направляемые от одного узла другому, либо маркер. Маркер - это короткое сообщение, являющееся признаком незанятости сети. В том случае, когда рабочей станции необходимо передать сообщение, ее сетевой адаптер дожидается поступления маркера, а за­тем формирует пакет, содержащий данные, и передает этот пакет в сеть. Пакет распространяется по ЛВС от одного сетевого адаптера к другому до тех пор, пока не дойдет до компьютера-адресата, который произведет в нем стандартные изме­нения. Эти изменения являются подтверждением того, что данные достигли адре­сата. После этого пакет продолжает движение дальше по ЛВС, пока не возвратит­ся в тот узел, который его сформировал. Узел - источник убеждается в правильно­сти передачи пакета и возвращает в сеть маркер. Важно отметить, что в ЛВС с передачей маркера функционирование сети организовано так, что коллизии возникнуть не могут. Пропускная спо­собность сетей Token Ring равна 16 Мбит/с. Оборудование для сетей Token Ring производит IBM, 3Com и некото­рые другие фирмы.

КОМПОНЕНТЫ СЕТИ

Небольшая сеть обычно состоит из:

•    ПК и периферийных устройств, таких как принтеры;

•    сетевых адаптеров для ПК и се­тевых кабелей;

•    сетевого оборудования, такого как концентраторы и коммутато­ры, которые соединяют между собой ПК и принтеры;

•   сетевой операционной системы, например Windows.

Кроме того, может потребоваться и другое оборудование.

В ПК для того, чтобы его можно было использовать в сети, необходимо устано­вить сетевые адаптеры. Некоторые ПК имеют заранее установленный сетевой адап­тер. Сетевой адаптер должен быть по скорости совместим с концентратором, к которому ПК подключается. Так, сетевой адаптер Ethernet соответствует концент­ратору Ethernet, а сетевой адаптер Fast Ethernet - концентратору Fast Ethernet.

Чем отличается концентратор от коммутатора

Концентратор и коммутатор относятся к разным типам активного сетевого обо­рудования, которое используется для соединения устройств сети. Они различают­ся способом передачи в сеть поступающих данных (трафика).

Концентраторы

Термин "концентратор" иногда используется для обозначения любого сетевого устройства, которое служит для объединения ПК сети, но на самом деле концент­ратор - это многопортовый повторитель. Устройства подобного типа просто пе­редают (повторяют) всю информацию, которую они получают - то есть все устрой­ства, подключенные к портам концентратора, получают одну и ту же информацию.

Концентраторы используются для расширения сети. Однако чрезмерное увле­чение концентраторами может привести к большому количеству ненужного тра­фика, который поступает на сетевые устройства. Ведь концентраторы передают трафик в сеть, не определяя реальный пункт назначения данных. ПК, которые полу­чают пакеты данных, используют адреса назначения, имеющиеся в каждом пакете, для определения, предназначен ли пакет им или нет. В небольших сетях это не является проблемой, но даже в сетях среднего размера с интенсивным трафиком следует использовать коммутаторы, которые минимизируют количество необяза­тельного трафика.

Коммутаторы

Коммутаторы контролируют сетевой трафик и управляют его движением, анализируя адреса назначения каждого пакета, Коммутатор знает, какие устройства соединены с его портами, и направляет пакеты только на необходимые порты. Это дает возможность одновременно работать с несколькими портами, расширяя тем самым полосу пропускания.

Таким образом, коммутация уменьшает количество лишнего трафика, что про­исходит в тех случаях, когда одна и та же информация передается всем портам,

Коммутаторы и концентраторы часто используются в одной и той же сети; кон­центраторы расширяют сеть, увеличивая число портов, а коммутаторы разбивают сеть на небольшие, менее перегруженные сегменты. Однако применение коммута­тора оправдано лишь в крупных сетях, т. к, его стоимость на порядок выше стоимо­сти концентратора.

Когда следует использовать концентратор или коммутатор

В небольшой сети (до 20 рабочих мест) концентратор или группа концентрато­ров вполне могут справиться с сетевым трафиком, В этом случае концентратор просто служит для соединения всех пользователей сети,

В сети большего размера (около 50 пользователей) может появиться необхо­димость использовать коммутаторы для разделения сети на сегменты, чтобы умень­шить количество необязательного трафика.

Правила формирования сети

Правила Ethernet и Fast Ethernet

При формировании сети из нескольких устройств необходимо соблюдать ряд правил, относящихся к:

•   числу концентраторов, которые можно соединять друг с другом,

•   длине используемого кабеля,

•   типу используемого кабеля.

Эти правила аналогичны для Ethernet и Fast Ethernet. Если вы имеете дело с концентраторами, поддерживающими соединения двух типов - Ethernet и Fast Ethernet, то вы должны использовать Ethernet - или Fast Ethernet-правила в зависи­мости от типа подключаемого к концентратору оборудования. Если же вы соеди­няете два концентратора вместе, то должно иметь место Fast Ethernet-соединение.

Когда необходимо подключить к сети больше пользователей, вы можете про­сто использовать еще один концентратор, подключив его к существующему обору­дованию сети, Концентраторы работают не так, как другое оборудование сети. Они просто передают поступающую к ним информацию на все остальные порты, Существует ограничение на число концентраторов, которые можно соединять вме­сте, поскольку большое число концентраторов вызывает чувствительность сети к коллизиям.

В сетях Ethernet 10Ваsе-Т максимальное количество расположенных подряд концентраторов не должно превышать четырех.

Проблема может быть решена путем размещения между концентраторами од­ного коммутатора. Как известно, коммутаторы разделяют сеть на сегменты. В дан­ном случае коммутатор следует расположить так, чтобы между ПК и коммутатором находилось не более двух концентраторов. Именно такая структура соответствует требованиям Ethernet и гарантирует корректную работу сети.

Правила для сети Ethernet на витой паре

Максимальное число концентраторов в одной ветви - четыре. Можно исполь­зовать кабель на витой паре категорий 3 или 5. Максимальная длина кабельного сегмента — 100 м.

Правила для сети Fast Ethernet на витой паре

Максимальное число концентраторов в одной ветви - два. Для стандарта 100Base-TX необходим кабель на витой паре категории 5, Мак­симальная длина сегмента кабеля — 100 м. Общая длина кабеля на витой паре, проходящего через непосредственно соединенные концентраторы, не должна пре­вышать 205 м.

Правила для концентраторов Ethernet/Fast Ethernet

Если вы используете концентратор с портами как Ethernet, так и Fast Ethernet, то вам необходимо убедиться в том, что сеть удовлетворяет требованиям как для Ethernet, так и для Fast Ethernet. Любое взаимодействие между устройствами Ethernet и Fast Ethernet, присоединенными к такому концентратору, осуществляется через внутренний коммутатор, так что специальных правил для устройств Ethernet/ Fast Ethernet не существует.

Категории витой пары

1.Подходит только для передачи голосовых сообщений на скорости до 4 Мбит/с.

2.Подходит для передачи голоса и данных на скорости до 4 Мбит/с.

3.Подходит для передачи голоса и данных на скорости до 16 Мбит/с.

Используется в сетях Ethernet, Token Ring.

4.Подходит для передачи данных на скорости до 20 Мбит/с.

5.Улучшенная 3-я категория. Подходит для передачи данных на скорости до 100 Мбит/с. Используется в сетях Fast Ethernet, Token Ring.

5+. Подходит для передачи данных на скорости до 155 Мбит/с. Используется в сетях ATM.

НЕ ПЕРЕПУТАЙТЕ КАБЕЛИ

Коаксиальный кабель по своей структуре и виду напоминает обычный телевизионный, но отличается от него волновым сопротивлением. Если телевизионный кабель имеет сопротивление 75 Ом, то кабель для ЛВС - 50 Ом (RG-58A, RG-58C, но не RG-59 и не RG-58).

О сетевых картах.

При выборе сетевой карты, нужно обратить внимание на то, с какой шиной — PCI или ISA — она работает. Сейчас большинство сетевых карт предназначено для размещения в PCI-слоты. Поскольку шина PCI более быстродействующая, ее пред­почтительно использовать в сетях Fast Ethernet.

Обычно на сетевой карте имеется несколько индикаторов, представляющих со­бой обычные светодиоды. Индикаторы показывают, в каком режиме работает се­тевая карта и передает она в данный момент данные или нет. Чаще всего исполь­зуется три-четыре индикатора. Перечислим информацию, передаваемую индика­торами:

•    исправность сетевого соединения;

•    режим работы: полу или полнодуплексный;

•    скорость передачи данных 10 или 100 Мбит/с;

•    идет передача данных или нет.

Для отображения режима работы и скорости передачи могут использоваться не два индикатора, а один. Например, компания 3Com для демонстрации скорости передачи использует два индикатора, a SMC — один, цвет которого меняется в зависимости от значения скорости — 10 или 100 Мбит/с. Естественно, чем больше у сетевого адаптера индикаторов, тем больше информации о роботе сети у вас имеется.

Существует еще ряд характеристик, которые в ряде случаев следует учитывать при выборе сетевых карт. К ним относятся: наличие Boot ROM, то есть возмож­ность загрузки с сетевой карты (а не, например, с винчестера); наличие режима Bus master, то есть возможность независимой работы с шиной; поддержка удален­ного управления и администрирования (например, SNMP). Кроме того, многие про­изводители сетевого оборудования и ПО, разработали программные средства, по­зволяющие увеличить производительность работы сетевых адаптеров:

Dynamic Access 3Com, Adaptive Technology Intel и т. д.

Ниже приведены характеристики некоторых сетевых карт 10/100 Мбит/с для шины PCI.

□  СОМРЕХ Freedom Line 100/10ТХ FL100TX-PCI

Характеристики: PCI-Bus master-архитектура; Автоматическое определение скорости; Full Duplex 10Base-T/100Base-TX; FreedomROM TX — универсальный BootROM для удаленной загрузки.

Поддерживает: Novell NetWare 3-Х & 4-Х, Personal NetWare; NetWare DOS Client; Microsoft LAN Manager, Windows 3.1 x. Windows NT, Windows 95; FTP PC/TCK IP, LANtastic

□  COMPEX ReadyLink 100/10TX RL100TX-PCI