Изучение существующей локальной компьютерной сети

Физически в кольцевой  сети, как и в шинной, используется коаксиальный кабель. В сети Token Ring, представляющей собой логическое кольцо, согласно спецификации ям IEEE 802.5 используется кабель STP (типа IBM).

Принцип действия кольцевой  сети.

В кольцевой сети сигнал проходит в одном направлении. Каждый компьютер принимает сигнал от верхнего по течению соседа и посылает сигнал соседу, нижнему по течению. Кольцевая топология называется активной, потому что каждый компьютер, прежде чем передать сигнал дальше, регенерирует его.

Чаще всего кольцевая  топология используется в архитектуре Token Ring. В этой архитектуре кольцо всегда является логическим кольцом, круг реализуется в концентраторе Token Ring, который называется MSAU (Multistation Access Unit).

Преимущества кольцевой  сети.

В кольце сравнительно легко  устранять неполадки. Как и шину, кольцо просто реализовать. Для установки кольца требуется больше кабеля, чем для шины, и меньше, чем в звездообразной топологии.

Недостатки кольцевой  сети.

Кольцевой топологии присущи некоторые недостатки шинной топологии. Если круг не разрывается, то это надежная топология. Однако если где-либо происходит разрыв или разъединение, то вся сеть выходит из строя.

Другой недостаток кольца состоит в том, что в сеть трудно добавить новый компьютер. Поскольку кабель проходит по кругу, для добавления нового компьютера кольцо нужно разорвать, при этом сеть становится неработоспособной,.

 

Звездообразные сети.

Звезда — одна из наиболее распространенных топологий локальных сетей. Звезда образуется путем соединения каждого компьютера с центральным концентратором (рис. 1.3).

Концентратор может  быть активным, пассивным или интеллектуальным. Пассивный концентратор представляет собой всего лишь точку соединения. Он не потребляет электрическую энергию. Активный концентратор (наиболее распространенный) фактически является повторителем со многими портами. Прежде чем передать сигнал другому компьютеру, активный концентратор усиливает его. Интеллектуальный концентратор представляет собой активный концентратор с возможностями диагностики.

При звездообразной топологии  обычно используются неэкранированные витые пары и архитектура Ethernet 10BaseT или 100BaseT.

Принцип действия звездообразных сетей.

В типичной звездообразной сети сигнал передается от сетевого адаптера, установленного в компьютере, к концентратору. Здесь сигнал усиливается и передается обратно на все порты. В звезде, как и в шине, сообщение получают все компьютеры. Получив сообщение, компьютер анализирует его заголовок и принимает решение: обработать или отбросить сообщение.

Преимущества звездообразных сетей.

По сравнению с шинной и кольцевой звездообразная топология  имеет два больших преимущества. Во-первых, она значительно устойчивее к сбоям. Другими словами, если один из компьютеров отключается или разрывается кабель, то это влияет только на него, в остальной сети продолжается нормальный процесс коммуникации. Во-вторых, легко изменить конфигурацию сети. Добавление в сеть нового компьютер или удаление компьютера из сети состоит всего лишь в подсоединении или отсоединении разъема кабеля. В звездообразной сети легко устраняются неполадки на Уровне оборудования, особенно если используется интеллектуальный концентратор, предоставляющий диагностическую информацию.

Недостатки звездообразных сетей.

Недостатки звездообразной топологии связаны главным образом  с финансовыми затратами. Для  звездообразной сети нужно больше кабелей, чем для шинной или кольца, потому что отдельный кабель проходит от каждого компьютера к концентратору, который может находиться далеко. Кроме кабелей приходится покупать довольно дорогой концентратор. К счастью, используемые в звезде витые пары стоят недорого, к тому же отпадает необходимость в терминаторах.

 

Ячеистая топология.

Эта топология распространена не так  широко, как три предыдущие. При ячеистой топологии каждый компьютер соединен непосредственно с каждым другим компьютером сети (рис. 1.4).

Благодаря избыточным соединениям  ячеистая топология более устойчива к сбоям. Если один путь прохождения сигнала выходит из строя, сигнал может пройти по другому пути.

К сожалению, это преимущество нивелируется высокой стоимостью кабелей, которых нужно огромное количество, и сложностью сети, если в ее состав входит много компьютеров. При добавлении каждого нового компьютера количество соединений растет экспоненциально. Видимо, недаром в английском языке термин "ячейка" (mesh) звучит как "путаница" (mess) — это именно то, что получается при наращивании сети.

 

5. Классификация сетей по архитектуре.

Еще один способ классификации сетей — по архитектуре. В общем случае понятие сетевой архитектуры подразумевает набор спецификаций, определяющих физическую и логическую топологии, типы кабелей, ограничения на расстояние, методы сетевого доступа, размер пакетов, структуру заголовков и другие факторы. Иногда эти спецификации называются протоколами канального уровня.

В настоящее время  наиболее популярными архитектурами  локальных сетей являются Ethernet и Token Ring. Архитектуры Apple-Talk и ARCnet получили меньшее распространение. Все эти архитектуры рассматриваются в следующих разделах.

Сети Ethernet.

Архитектура Ethernet, разработанная в 1960-х годах и усовершенствованная компаниями Xerox, Digital и Intel с целью соответствия спецификациям IEEE 802.3, на сегодняшний день является наиболее распространенной сетевой архитектурой. Сети Ethernet физически конфигурируются как шины или звезды. В качестве метода сетевого доступа в Ethernet используется множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (Carrier Sense Multiple Access Collision Detect — CSMA/CD). Пропускная способность стандартной Ethernet ограничена 10 Мбит/с. В настоящее время уже довольно распространена Fast Ethernet с пропускной способностью 100 Мбит/с и в ближайшем будущем на рынке должна появиться Gigabit Ethernet, перешагнувшая рубеж 1 Гбит/с.

В зависимости от используемого  типа кабеля выделяются следующие архитектуры Ethernet: 10Base5; 10Base2; 10BaseT; 100BaseT; 1000BaseT; 100BaseVG-AnyLAN; 10BaseFL; 100BaseFL.

В следующих разделах приведены характеристики каждой архитектуры Ethernet.

 

Ethernet 10Base5.

Сеть 10Base5 иногда называют стандартной Ethernet, хотя в настоящее время он уже не так распространена, как некоторые другие типы Ethernet. В сети 10Base5 используется толстый коаксиальный кабель RG-8 или RG-11 (толщиной немного больше сантиметра), поэтом ее называют толстой сетью.

Число 10 в названии 10Base5 означает максимальную пропускную способность 10 Мбит/с. Число 5 означает максимальную длину сегмента: 500 метров. В толстых сетях используется шинная топология.

По ряду причин с толстыми сетями труднее работать, чем с Ethernet, в которых используются другие типы кабелей. Во-первых, толстый кабель менее гибок из-за большого диаметра. Во-вторых, в соединении используется специальное устройство - пронзающий ответвитель, или "зуб вампира", при этом для соединения с разъемом в кабеле нужно просверлить небольшое отверстие. В сетях 10Base5 используются внешние трансиверы. Трансивер представляет собой устройство, генерирующее и принимающее сигналы данных. В других архитектурах Ethernet трансиверы встроены в сетевой адаптер. Для подключения трансивера к сетевому адаптеру в сетях 10 Base используется разъем DIX и кабель AUI.

Ethernet 10Base2.

Довольно распространены коаксиальные сети 10Base2, в которых  используется более тонкий кабель (приблизительно полсантиметра диаметром). Эти сети дешевле, а кабель более гибкий, чем у 10Base5. Число 2 в названии сети означает округленное значение максимальной длины сегмента, которая равна 185 метров. Как и в 10Base5, в тонких сетях используется шинная топология с терминаторам на каждом конце.

На физическом уровне сеть 10Base2 легче установить, чем толстую  сеть. Для подсоединения кабеля к  Т-образному разъему сетевого адаптера используется поворотный разъем BNC. Трансивер встроен в сетевой адаптер.

Хотя кабель RG-58 внешне и похож на RG-59, используемый в кабельных телевизионных сетях, путать их нельзя. Кабель RG-59 имеет сопротивление 59 Ом и его нельзя применять в компьютерных сетях. Кабель RG-58U принадлежит к тому же типу, что и RG-58, однако он не отвечает требованиям спецификаций IEEE, поэтому использовать его не рекомендуется.

 

Ethernet с витыми парами.

В настоящее время, при  установке новых локальных сетей, чаще всего, используются витые пары, в частности, в сетях 10BaseT (буква Т означает twisted — скрученный). Большинству читателей витые пары хорошо знакомы, поскольку они используются в телефонных линиях.

Существует несколько  категорий витых пар: 1, 2 и т.д. В табл. 1.3 приведены характеристики и области применения различных категорий витых пар.

 

Таблица 1.3. Используемые категории витых пар

Категория.	Максимальная пропускная способность.	Характеристики и область  применения
Cat 1.	Только для голоса.	Только в телефонных сетях.
Cat 2.	4 Мбит/с.	Для передачи данных не рекомендуется.
Cat3.	16 Мбит/с.	Низший уровень распознавания  данных; используется главным образом в телефонных сетях.
Cat 4.	20 Мбит/с.	Пригоден для Ethernet с пропускной способностью 10 Мбит/с.
Cat 5.	100 Мбит/с - 1 Гбит/с.	Наиболее распространенная категория в локальных сетях; используется в Fast Ethernet. (100 Мбит/с).
Cat 5е(Enhanced)	155 Мбит/с.	Используется в Fast Ethernet и сетях ATM 155 Мбит/с.
Cat 6 и 7.	1 Гбит/с и выше.	Используется в новых  технологиях Gigabit Ethernet.

 

Кабели категории 6, 7 и  улучшенной категории 5е пока что встречаются не часто, поскольку их спецификации определены сравнительно недавно.

Как видно из табл. 1.3, витые пары могут обеспечить большую пропускную способность, чем коаксиальные кабели. К тому же витая пара очень гибкая, и ее легко монтировать. Они используются с разъемами RJ — типовыми модульными разъемам в телефонных линиях. В телефонных линиях обычно используются меньшие по раз мерам разъемы RJ-11, в то время как в сетях Ethernet большинство соединении выполняется с помощью больших разъемов RJ-45.

В сети с витыми парами каждый компьютер соединен с центральным  концентра тором в топологии звезды.

Сети 10BaseT.

Спецификация 10BaseT популярна в локальных сетях любых размеров. В них могут использоваться кабели категории 3, которые уже установлены во многих зданиях качестве телефонных линий. Однако новые сети 10BaseT обычно устанавливаются кабелями категорий 5 и 5e, чтобы в дальнейшем было легче модернизировать сети до пропускной способности 100 Мбит/с.

Сети 100BaseT.

Спецификация 100BaseT определяет сети Ethernet с пропускной способностью 100 Мбит/с, выполненные на кабелях категорий 5 и 5е. В этих сетях используются те же топология и методы доступа, что и в 10BaseT. И действительно, единственное и отличие — требования к пропускной способности кабеля, сетевых адаптеров и концентраторов, которые должны обеспечивать скорость передачи 100 Мбит/с.

Многие сетевые адаптеры и концентраторы сконструированы  таким образом, что они могут  поддерживать скорость передачи как 10 Мбит/с, так и 100 Мбит/с, что значительно облегчает задачу модернизации сетей. Кроме того, при наличии соответствующего оборудования часть сети может работать со скоростью 100 Мбит/с, а друга часть — со скоростью 10 Мбит/с.

Сети 1000BaseT (Gigabit Ethernet).

Стандарт IEEE 802.3 a b определяет требования к режимам работы, тестовым проверкам и правилам эксплуатации сетей Gigabit Ethernet на расстоянии до 100 метров с использованием четырех медных витых пар категории 5. К этой категории принадлежит большинство кабелей, уже установленных в зданиях для сетей 10BaseT и 100BaseT.

Большим преимуществом Gigabit Ethernet является их способность работать с разными операционными системами и совместимость с предшественниками. Gigabit Ethernet — прекрасная магистраль для объединения локальных сетей 10BaseT и 100BaseT.

В продаже есть сетевые  адаптеры и концентраторы, удовлетворяющие  стандартам 1000BaseT, однако их стоимость в несколько раз выше, чем у компонентов Ethernet на 100 Мбит/с.

Сети 100BaseVG-AnyLAN.

Технология 100BaseVG-AnyLAN разработана компанией Hewlett Packard. Это быстродействующая и надежная архитектура. В ней используется специальный тип концентраторов, выполняющих функции интеллектуального центрального контроллера. Такой концентратор управляет доступом к сети путем быстрого карусельного сканирования запросов к портам в целях выявления служебных запросов от присоединенных к нему узлов. Концентратор принимает поступающие к нему пакеты данных и направляет их только в порты с соответствующими целевыми адресами. Такое сопоставление адресов существенно повышает безопасность сети.