Реферат: Обзор сетевых архитектур
Наиболее распространенной средой является неэкранированная витая пара. В этом кабеле пары проводников должны быть завиты по всей длине, за исключением его концов, где кабель подключается к разъемам. Длина невитого участка не должна превышать 1-1,5 см. протяженность сегментов в сети 100Base-TX на кабеле UTP категории 5 с волновым сопротивлением 100 Ом не должна превышать 100 м. Это ограничение диктуется допустимым временем задержки распространения сигнала в передающей среде и является достаточно жестким. С целью снижения влияния помех используется биполярная передача: по одному из проводов передается положительный, а другому – отрицательный потенциал. В отличие от стандарта ANSI TP-PMD в 100Base-TX используется такая же распайка, как и в 100Base-T. Это позволяет заменять соответствующие интерфейсные платы без перепайки или замены кабеля.
Стандартом 100Base-TX предусмотрено использование экранированной витой пары с волновым сопротивлением 150 Ом и стандартных девяти штырьковых коннекторов D-типа.
Специализацией 100Base-T также определена длина кабеля до 100 м. При этом допускается использование кабелей UTP категорий 3, 4 и 5, однако рекомендуется использование кабеля категории 5. Из четырех используемых пар две предназначены для однонаправленной передачи, а две другие – для двунаправленной передачи. Пары обозначаются следующим образом: TX – для однонаправленной передачи данных; RX – для однонаправленного приема; BI – две остальные пары для обмена данными в обоих направлениях. С целью снабжения уровня помех при подключении кабеля 100Base-T4 необходимо придерживаться правила перекрестного соединения пар проводников.
Обе спецификации ограничивают диаметр сети (максимальное расстояние между любыми двумя абонентами) величиной в 200 м.
Спецификация не оптоволоконный интерфейс 100Base-FX определяет длину сегмента до 100 м, однако, допустимый диаметр сети равен 412 м. По спецификации 100Base-FX для каждого соединения требуется двухжильный многомодовый волоконно-оптический кабель, в котором по одному волокну передается, а по – другому принимается сигнал. Эти волокна имеют перекрестное соединение и поэтому обозначаются как RX и TX. Существует много видов волоконно-оптических кабелей, от простых двух волоконных до специальных многоволоконных кабелей. Наиболее часто в сегментах 100Base-FX используется многомодовый кабель MMF с оптоволокном толщиной 62,5 микрона и внешней изоляцией толщиной 125 микрон (обозначается как 62,5/125).
Для подключения может использоваться один из трех типов коннекторов:
¨ рекомендуемый стандартом дуплексный коннектор SC, достаточно простой в применении;
¨ FDDI-коннектор, заимствованный из сетей FDDI;
¨ штыковой ST-коннектор, используемый в сетях 10Base-FL.
2.Сети с маркерным методом доступа
(стандарт IEEE 802.4)
Одной из первых локальных сетей с маркерным методом доступа является сеть ArcNet фирмы Datapoint. Скорость передачи информации по современным понятиям относительно невысокая – 2,5 Мбит/с, однако последняя разработка сети - ArcNet Plus работает на скорости 20 Мбит/с. Считается, что на основе ArcNet был разработан стандарт IEEE 802.3, однако между ними существует достаточно много отличий. В связи с этим остановимся на рассмотрении сетей стандарта IEEE 802.4. Эти сети, как и ArcNet, используют маркерный метод доступа в рамках шинной топологии. Доступ осуществляется с помощью непрерывно передаваемого кадра маркера определенного формата. Передача маркера происходит от одной станции к другой в порядке убывания их логических адресов. Станция с наибольшим адресом циклически передает кадр маркера станции с наибольшим адресом, тем самым, замыкая логическое кольцо передачи маркера. Станция, которая получает маркер от другой станции, относительно нее называется преемником. Соответственно, станция, о которой поступает маркер, называется предшественников. Так для станции Ст2 предшественником является станция Ст3, а преемников – станция Ст1.
Логическое кольцо передачи маркера
|
|
|
|
|
|
 |
 |
Для Ст2
Преемник Предшественник
Рис.4. Организация логического кольца в шине с маркерным доступом.
Следует заметить, что последовательности расположения станций в логическом кольце не обязательно должна соответствовать последовательность их физического размещения на шине. Более того, некоторые станции могут быть вообще не включены в логическое кольцо. Так, представленные на рис.4 станции с номерами с первого по пятый принадлежат логическому кольцу, а шестая – нет. Основное различие между ними заключается в том, что станция, не входящая в логическое кольцо, не получает кадр маркера и, соответственно, она не может передавать кадры данных. Такая станция считается пассивной и может только принимать адресованные ей кадры данных. Протоколом функционирования сети предусмотрена возможность включения пассивных станций в логическое кольцо, после чего они получат право передавать кадры данных.
Управление сетью, в том числе и реконфигурация логического кольца, осуществляется децентрализованным способом. В каждым момент времени функция управления берет на себя станция, владеющая маркером. В том числе она осуществляет:
¨ генерацию (реконфигурацию) логического кольца;
¨ контроль за передачей маркера;
¨ изменение параметров управляющих алгоритмов;
¨ прием и обработку запросов на подключение пассивных станций к логическому кольцу.
Для передачи данных и управления сетью определены кадры: данных, управления и прерывания. Кадры данных управления имеют одинаковую структуру и различают между собой только содержимым поля управления кадром, а также полем данных.
Каждому кадру предшествует преамбула, включающая от одного до нескольких символов заполнителей – в зависимости от скорости передачи и применяемого метода модуляции сигналов. За преамбулой следует начальный ограничитель кадра длиной в один байт. Следующий за ним байт содержит управляющую информацию, с помощью которой определяется тип кадра. За полем управления кадром следует двух - или шестибайтовые поля адресов получателя и отправителя информации. Последующее за ним поле данных содержит информацию, поступающую с подуровня управления логическим каналом либо формируемую диспетчером. Под значение контрольной последовательности кадра отведены следующие шесть байтов. Кадр завершается однобайтовым полем конечного ограничителя. Два младших разряда поля управления кадром указывают на тип кадра. Кроме того, существуют семь типов управляющих кадров, которые кодируются с помощью четырех старших разрядов поля управления кадром.
В процессе работы компьютерной сети может динамически меняться ее логическое кольцо, то есть станции могут, как отключаться, так и подключаться к ней.
В качестве дополнительных (факультативных) возможностей обеспечивается механизм приоритетного доступа к передающей среде. Определены четыре класса обслуживания номерами 6, 4, 2, 0 и приоритетом в порядке убывания номера класса.
В зависимости от используемых сетевых средств может быть реализована различная топология сети: линейная, звездообразная или древовидная. Основной областью применения сетей стандарта IEEE 802.4 является сфера производственных сетей, где представляются жесткие требования к сетевому трафику. В первую очередь сюда относятся компьютерные сети крупных машиностроительных заводов.
3.Token Ring.
Из кольцевых сетей с маркерным методом доступа наиболее распространенной является сеть Token Ring. Эта сеть разработана фирмой IBM. По своей популярности Token Ring, пожалуй, не уступает сети Ethernet. Фирма IBM провела большую работу по стандартизации сети Token Ring, в результате чего она была принята сначала в качестве стандарта IEEE 802.5, а затем и международного стандарта ISO/DIS 8802/5. Стандартом определена скорость передачи 4 Мбит/с. В настоящее время используются сети со скоростью 16 Мбит/с.
Являясь одной из первых кольцевых сетей с маркерным методом доступа, сеть Token Ring оказала существенное влияние на идеологию построения локальных сетей. Следует заметить, что сеть Token Ring является кольцевой по способу организации передающей среды, ноне по топологии, которая может быть достаточно сложной и больше напоминает звездообразную структуру, чем кольцевую. Внешне ее бывает трудно отличить от таких сетей, как Ethernet, ArcNet и им подобным.
Сравнивая маркерный метод доступа в сетях с шинной и кольцевой топологией, необходимо отметить два основных отличия. Во-первых, в направлении по кольцу, независимо от месторасположения станций. Во-вторых, протокол IEEE 802.5 предусматривает полный цикл вращения кадра данных, то есть кадр должен возвращаться его отправителю. При этом получатель дополняет кадр информацией о его приеме. Только после этого маркер «освобождается» и передается дальше по кольцу.
Функционирование сети обеспечивается с помощью управляющих кадров и рассматривается как выполнение ряда взаимосвязанных процессов. Управление работой сети осуществляется централизованным способом с помощью так называемого активного монитора, являющегося главным менеджером связи в кольце. Следует заметить, что активным монитором может быть любая, но в каждый конкретный момент только одна станция. Активный монитор отвечает за передачу управляющей информации и данных всеми станциями кольца. В том числе он отвечает за поддержку главного тактового генератора, осуществляет требуемую задержку передачи, следит за потерянными кадрами и маркером. Однако активный монитор не берет на себя абсолютно все функции управления кольцом, часть их выполняется другими станциями сети, которые в этом случае называются пассивными мониторами.
Подключение станции к передающей среде осуществляется с помощью кабеля сопряжения со средой и специального блока подключения к среде. Кабель сопряжения со средой представляет собой две витых пары проводников, одна из которых служит для передачи, а вторая – для приема данных. Со стороны блока подключения используется нормально замкнутый разъем данных IBM. При рассоединении этого разъема контакты его ответной части замыкают соответствующие линии магистрального канала, а в случае подключения кабеля сопряжения магистральный канал коммутируется на принимающую и передающую пары проводников. Со стороны сетевого адаптера может использоваться штекерный разъем типа DB-9 или телефонный разъем RJ-45. Современные сетевые адаптеры являются достаточно «интеллектуальными» устройствами, автоматически распознающими среду и скорость передачи (4 или 16 Мбит/с). Эти адаптеры позволяют осуществлять удаленную загрузку программ и поддерживают большинство современных сетевых операционных систем, в том числе Novell NetWare 4.0 и Windows NT.
В настоящее время существует достаточно большое количество типов блоков подключения к среде. В простейшем случае блок подключения представляет собой пассивное устройство, позволяющее подключать одну станцию к магистральному кабелю. Однако наиболее часто используются многостанционный модуль доступа (MAU – Multistation Access Unit), обеспечивающий подключение нескольких станций к магистральному кабелю. Подключение осуществляется радикальным способом, то есть к одной точке подключения подсоединяется несколько станций. Примером пассивных устройств служит устройство IBM 8228, обладающее достаточно высокой степенью надежности. Наряду с пассивными устройствами для подключения станций широко используются активные управляющие устройства, в том числе контроллеры и концентраторы. Наиболее известным из них является «высокоинтеллектуальный» контроллер управления доступом IBM 8230, различные модификации которого позволяют подключать от 2 до 20 станций. Допускается последовательное соединение до четырех подобных устройств, что обеспечивает подключение 80 станций. С помощью данного контроллера осуществляется управление доступом станций к кольцу и сетью в целом. В качестве примера концентратора можно привести устройство IBM 8238, позволяющее подключать до 16 станций. Допускается последовательное соединение 8 подобных устройств, что позволяет с их помощью подключить к сети до 128 станций. Как правило, активные и пассивные устройства размещаются в одной или нескольких стойках кабельных соединений, к которым и подключаются сетевые станции. В этом случае топология сети приобретает явно выраженный звездообразный характер. Существующий набор сетевых средств и устройств позволяет конструировать сети различной, достаточно сложной топологии, которая может максимально отражать реальное расположение компьютеров.
Заключение.
Сеть Ethernet использует для управления передачей данных по сети конкурентную схему. Элементы сети Ethernet могут быть соединены по шинной или звездной топологии с использованием витых пар, коаксиального или волоконно-оптических кабелей.
Основным преимуществом сетей Ethernet является их быстродействие. Обладая скоростью передачи от 10 до 100 Мбит/с, Ethernet является одной из самых быстрых среди существующих локальных сетей. Однако такое быстродействие, в свою очередь, вызывает определенные проблемы: из-за того, что предельные возможности тонкого медного кабеля лишь незначительно превышают указанную скорость передачи в 10 Мбит/с, даже небольшие электромагнитные помехи могут значительно ухудшить производительность сети.
Как показывает их наименование, сети IBM Token Ring используют для передачи данных схему с маркерным доступом. Сеть Token Ring физически выполнена по схеме “звезда», но ведет себя как кольцевая. Другими словами, пакеты данных передаются с одной рабочей станции на другую последовательно (как в кольцевой сети), но постоянно проходят через центральный компьютер (как в сетях типа «звезда»). Сети Token Ring могут осуществлять передачу как по незащищенным и защищенным витым проводным парам, так и по волоконно-оптическим кабелям.
Сети Token Ring существуют в двух версиях, со скоростью передачи в 4 или 16 Мбит/с. Однако, хотя отдельные сети работают на скоростях либо 4, либо 16 Мбит/с, возможно соединение через мосты сетей с разными скоростями (особенно версия со скоростью передачи 16 Мбит/с) и просты для установки. Однако по сравнению с сетями ArcNet сети Token Ring дороги.
Сеть ArcNet использует схему с маркерным доступом и может работать как в шинной, так и в звездной топологии. Схема «звезда» обычно обеспечивает лучшую производительность, так как при этой топологии возникает меньше конфликтов при передаче. ArcNet совместима с коаксиальными кабелями, витыми парами и волоконно-оптическими кабелями.
Системы ArcNet являются сравнительно медленными. Передача осуществляется на скорости лишь 2,5 Мбит/с, что значительно меньше, чем в других типах сетей. Несмотря на малое быстродействие, ArcNet сохраняет свою популярность. Её малая скорость передачи является в своем роде компенсацией за эффективный метод передачи сигналов ArcNet – сравнительно недорогая и гибкая система, которая легко устанавливается, расширяется и подвергается изменению конфигурации.
Используемая литература.
1.Кулаков Ю.А., Луцкий Г.М. учебное пособие «Локальные сети».
2.Информатика: учебное пособие под редакцией Могилева А.В., Пак Н.И., Хённера Е.К.
3.Фигурнов В.Э. “IBM PC для пользователя”
