Реферат: Возможные типы локальных сетей в офисе фирмы
· обеспечение работоспособности сети при выходе из строя одного
или нескольких узлов;
· возможность распределённого управления работой сети через
узловые интерфейсы;
· значительное повышение надежности работы сети за счет
использования коаксиального кабеля.
Основной недостаток шинной сети – невозможность одновременной передачи информации несколькими станциями.
Кольцо
Рис. 2 топология «кольцо»
При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Сигналы предаются по кольцу в одном направлении. В этом случае данные передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Если компьютер получит данные, предназначенные для другого компьютера, он передает их дальше по кольцу. Если данные предназначены для получившего их компьютера, они дальше не передаются. «Кольцо» – это активная топология. Здесь каждый компьютер выступает в роли репитера, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру.
Преимущества кольцевых локальных сетей:
· при использовании соответствующих детерминированных методов
доступа в таких сетях не только гарантируется доступ каждого
абонента через определенные интервалы времени независимо
от нагрузки сети, но и допускается одновременная передача
информации несколькими абонентами;
· невысокая стоимость сетевых интерфейсов, реализующих прямые
методы передачи и управления доступом в сеть;
· сравнительная простота использования волоконно-оптической линии
связи.
Недостатки кольцевых сетей:
· при добавлении или замене узла необходимы остановка в работе
сети и временный разрыв кольца;
· выход из строя узла сети прерывает работу всей сети.
Звезда
Рис. 3 топология «звезда»
При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля через специальный сетевой адаптер подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. В сетях с топологией «звезда» подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованны. Центральным узлом в топологии «звезда» является концентратор.
Концентраторы бывают трех видов:
· Активные концентраторы регенерируют и передают сигналы так же,
как это делают репитеры.
· Пассивные – просто пропускают через себя сигнал не усиливая и не
восстанавливая его.
· К гибридным концентраторам можно подключить кабели различных
видов.
Преимущества сети с топологией «звезда»:
· Если выйдет из стоя только один компьютер (или кабель,
соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер
не сможет передавать или принимать данные по сети.
· Сети, построенные не концентраторах, легко расширить, если
подключить дополнительные концентраторы.
· Однако при использовании топологии "звезда" легче найти
неисправность в кабельной сети.
Недостатки:
· Так как все компьютеры подключены к центральной точке, для
больших сетей значительно увеличивается расход кабеля.
· Если центральный компонент выйдет из стоя, то нарушится работа
всей сети.
Локальная сеть может использовать одну из перечисленных топологий. Это зависит от количества объединяемых компьютеров, их взаимного расположения и других условий. Можно также объединить несколько локальных сетей, выполненных с использованием разных топологий, в единую локальную сеть.
Комбинированные сети
Существуют и комбинированные типы сетей, совмещающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера.
Звезда-шина
Это комбинация топологий «шина» и «звезда».Чаще всего это выглядит так: несколько сетей с топологией «звезда» объединяются при помощи магистральной линейной шины. В этом случае выход из стоя одного компьютера не оказывает никакого влияния на сеть – остальные компьютеры по-прежнему взаимодействуют друг с другом. А выход из стоя концентратора повлечет за собой остановку подключенных к нему компьютеров и концентраторов.
Звезда-кольцо
Кажется несколько похожей на звезду-шину. И в той, и в другой топологии компьютеры подключены к концентратору, который фактически и формирует кольцо или шину. Отличие в том, что концентраторы в звезде-шине соединены магистральной линейной шиной, а в звезде-кольце на основе главного концентратора они образуют звезду.
Подключение сетевых компонентовОсновные группы кабелей
На сегодняшний день подавляющая часть компьютерных сетей использует для соединения провода или кабели. Они выступают в качестве среды передачи сигналов между компьютерами. Существует три основные группы кабелей: коаксиальный кабель, витая пара и оптоволоконный кабель.
Коаксиальный кабель подразделяется на два типа – тонкий и толстый. Оба они имеют медную жилу, окруженную металлический оплеткой, которая поглощает внешние шумы и перекрестные помех. Коаксиальный кабель удобен для передачи сигналов на большие расстояния. Он прост по конструкции, имеет небольшую массу и умеренную стоимость. В тоже время обладает хорошей электрической изоляцией, допускает работу на довольно больших расстояниях (несколько километров) и высоких скоростях.
Витая пара может быть экранированной и неэкранированной. Неэкранированная витая пара (UTP) делится на пять категорий, из которых пятая – наиболее популярная в сетях. Экранированная витая пара (STP) поддерживает передачу сигналов на более высоких скоростях и на большее расстояние, чем UTP. Витая пара, хотя дешева и широко распространена, благодаря наличию на многих объектах резервных пар в телефонных кабелях, плохо защищена от электрических помех, от несанкционированного доступа, ограничена по дальности и скорости подачи данных.
Оптоволоконный кабель имеет небольшую массу, способен передавать информацию с очень высокой скоростью, невосприимчив к электрическим помехам, сложен для несанкционированного доступа и полностью пожаро- и взрывобезопасен (обгорает только оболочка), но он дороже и требует специальных навыков для установки
Передача сигналов
Существует две технологии передачи данных: широкополосная и узкополосная. При широкополосной передачи с помощью аналоговых сигналов в одном кабеле одновременно организуется несколько каналов. При узкополосной передаче канал всего один, и по нему передаются цифровые сигналы.
Беспроводные сети
Беспроводная среда постепенно входит в нашу жизнь. Как только технология окончательно сформируется, производители предложат широкий выбор продукции по приемлемым ценам, что приведет и к росту спроса на нее, и к увеличению объема продаж. В свою очередь это вызовет дальнейшее совершенствование и развитие беспроводной среды.
Трудность установления кабеля – фактор, которой дает беспроводной среде неоспоримое преимущество. Она может оказаться особенно полезной в следующих ситуациях:
· в помещения, сильно заполненных людьми;
· для людей, которые не работают на одном месте;
· в изолированных помещениях и зданиях;
· в помещениях, планировка которых часто меняется;
· в строениях, где прокладывать кабель непозволительно.
Беспроводные соединения используются для передачи данных в ЛВС, расширенных ЛВС и мобильных сетях. Типичная беспроводная сеть работает так же, как и кабельная сеть. Плата беспроводного адаптера с трансивером установлена в каждом компьютере, и пользователи работают так, будто их компьютеры соединены кабелем.
Беспроводная сеть использует инфракрасное излучение, лазер, радиопередачу в узком и рассеянном спектре. Дополнительный метод – связь «точка-точка», при котором обмен данными осуществляется только между двумя компьютерами, а не между несколькими компьютерами и периферийными устройствами.
Платы сетевого адаптера
Платы сетевого адаптера – это интерфейс между компьютером и сетевым кабелем. В обязанности платы сетевого адаптера входит подготовка, передача и управление данными в сети. Для подготовки данных к передачи по сети плата использует трансивер, который переформатирует данные из параллельной формы в последовательную. Каждая плата имеет уникальный сетевой адрес.
Платы сетевого адаптера отличаются рядом параметров, которые должны быть правильно настроены. В их число входит: прерывание (IRQ), адрес базового порта ввода/вывода и базовый адрес памяти.
Чтобы обеспечить совместимость компьютера и сети, плата сетевого адаптера должна, во-первых, соответствовать архитектуре шины данных компьютера и, во-вторых, иметь требуемый тип соединителя с сетевым кабелем.
Плата сетевого адаптера оказывает значительное влияние на производительность всей сети. Существует несколько способов увеличить эту производительность. Некоторые платы обладают дополнительными возможностями. К их числу, например, относится: прямой доступ к памяти, разделяемая память адаптера, разделяемая системная память, управление шиной. Производительность сети можно повысить также с помощью буферизации или встроенного микропроцессора.
Разработаны специализированные платы сетевого адаптера, например, для беспроводных сетей и бездисковых рабочих станций.
Функционирование сети
Сетевые модели OSI и IEEE Project 802
Модели OSI и Project 802 определяют стандартные протоколы, используемые сетевым программным и аппаратным обеспечением. Эти модели устанавливают способ передачи данных по сети.
Модель OSI разбивает сетевое соединение не семь уровней: Прикладной, Представительный, Сеансовый, Транспортный, Сетевой, Канальный и Физический.
Project 802 более детально определяет стандарты для физических компонентов сети. Эти стандарты относятся к Физическому и Канальному уровням модели OSI и делят Канальный уровень на два подуровня: Управление логической связью и Управление доступом к среде.
Драйверы
Драйвер – это программа-утилита, позволяющая компьютеру работать с определенным устройством. Такие устройства, как мышь, дисковые накопители, платы сетевого адаптера и принтеры, поставляются вместе со своими драйверами.
В сетевой среде каждый компьютер обладает платой сетевого адаптера и соответствующим ей драйвером, благодаря которым компьютер посылает данные по сети.
Передача данных по сети
Прежде чем послать данные в сеть, компьютер-отправитель разбивает их на небольшие блоки, которые легче передавать по сетевому кабелю. Эти пакеты, или порции, - основные единицы сетевых коммуникаций.
Все пакеты содержат следующие сетевые компоненты: адрес источника, данные, адрес местоназначения, инструкции и информацию для проверки ошибок. Каждый пакет состоит из трех разделов: заголовка (включающего сигнал, который «говорит» о том, что передается пакет; адрес источника; адрес местоназначения; информацию, синхронизирующую передачу), данных и трейлера (включающего информацию для проверки ошибок).
Протоколы
Протоколы в сетевой среде определяют правила и процедуры передачи данных. Передача данных по сети состоит из ряда шагов, которые должны выполняться в неизменном порядке. Компьютер-отправитель и компьютер-получатель используют протоколы для выполнения следующих процедур:
· разбиение данных на пакеты;
· добавление к пакету адресной информации;
· подготовка пакетов к передаче;
· приема пакетов, передаваемых по кабелю;
· копирование данных из пакета для сборки исходных блоков данных;
· передача этих восстановленных блоков в компьютер.
Методы доступа, применяемые в локальных сетях
В сети несколько компьютеров должны иметь совместный доступ к кабелю. Однако, если два компьютера попытаются одновременно передавать данные, их пакеты «столкнутся» друг с другом и будут испорчены. Это так называемая коллизия. Чтобы избежать коллизий, необходимо управлять трафиком в сети.
Метод доступа – это набор правил, которые определяют, как компьютер должен отправлять и принимать данные по сетевому кабелю.
Существует три основных метода доступа:
1. Множественный доступ с контролем несущей
а) множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD), используемый в одной из первых локальных сетей Ethernet. Перед началом передачи компьютер определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, компьютер начинает передачу. Если в момент передачи возникла коллизия, делается попытка ее разрешения, например задержка передачи на случайный интервал времени. Новая попытка может привести к успешной передаче или повторению коллизии. Известны и более сложные процедуры разрешения коллизии, обеспечивающие увеличение пропускной способности сети.
б) множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий (CSMA/CA). Используя CSMA/CA, каждый компьютер перед передачей данных в сеть сигнализирует о своем намерении, поэтому остальные компьютеры «узнают» о готовящейся передаче и могут избежать коллизий. Однако широковещательное оповещение увеличивает общий трафик сети и уменьшает ее пропускную способность. Отсюда – CSMA/CA работает медленнее, чем CSMA/CD.
2. Доступ с передачей маркера
Пакет особого типа, маркер, циркулирует по кольцу от компьютера к компьютеру. Чтобы послать данные в сеть, любой из компьютеров сначала должен дождаться прихода свободного маркера и захватить его. Когда какой-либо компьютер «наполнит» маркер своей информацией и пошлет его по сетевому кабелю, другие компьютеры уже не могут передавать данные.
3. Доступ по приоритету запроса
Это относительно новый метод доступа, основанный на том, что все сети 100VG-AnyLAN строятся только из концентраторов и оконечных узлов. Концентраторы управляют доступом к кабелю, последовательно опрашивая все узлы в сети и выявляя запросы на передачу. Концентратор должен знать все адреса, связи и узлы и проверять их работоспособность. Оконечным узлом, в соответствии с определением 100VG-AnyLAN, может быть компьютер, мост, маршрутизатор или коммутатор. При доступе по приоритету запроса связь осуществляется только между компьютером-отправителем, концентратором и компьютером-получателем.
Сетевые архитектуры
Это комбинация стандартов, топологий и протоколов, необходимых для создания работоспособной сети.
Ethernet
Архитектура Ethernet разработана фирмой Xerox в 1975 году. В настоящий момент пользуется наибольшей популярностью. Она использует узкополосную передачу со скоростью 10 Мбит/с, топологию «шина», а для регулирования трафика в основном сегменте кабеля – CSMA/CD.
Сеть Ethernet имеет следующие характеристики:
· традиционная топология – линейная шина;
· другие топологии – звезда-шина;
· метод доступа – CSMA/CD;
· кабельная система – толстый и тонкий коаксиальный, UTP;
· скорость передачи данных – 10 и 100 Мбит/с;
· тип передачи – узкополосная;
· спецификации – IEEE 802.3.
Метод доступа Ethernet является методом множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизий (конфликтов) (CSMA/CD - Carier Sense Multiple Access with Collision Detection).
Перед началом передачи рабочая станция определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, станция начинает передачу.
Ethernet не исключает возможности одновременной передачи сообщений двумя или несколькими станциями. Аппаратура автоматически распознает такие конфликты, называемые коллизиями. После обнаружения конфликта станции задерживают передачу на некоторое время. Это время небольшое и для каждой станции свое. После задержки передача возобновляется.
Arcnet
Сетевая архитектура Arcnet разработана фирмой Datapoint Corp. Это простая, гибкая, недорогая сетевая архитектура для сетей масштаба рабочей группы. В целом она соответствует стандартам категории IEEE 802.4. В ней определяются стандарты для сетей с топологией «шина», методом доступа с передачей маркера, построенных на основе широкополосного кабеля. Сеть Arcnet может иметь топологию «звезда» или «шина».
Один из компьютеров создает специальный маркер (сообщение специального вида), который последовательно передается от одного компьютера к другому.
Если станция желает передать сообщение другой станции, она должна дождаться маркера и добавить к нему сообщение, дополненное адресами отправителя и назначения. Когда пакет дойдет до станции назначения, сообщение будет "отцеплено" от маркера и передано станции.
Token-Ring
Версия сети Token-Ring была представлена фирмой IBM в 1984 году.
Сеть Token-Ring имеет следующие характеристики:
· топология – звезда-кольцо;
· метод доступа – с передачей маркера;
· кабельная система – экранированная и неэкранированная витая пара
(IBM тип 1, 2 или 3);
· скорость передачи данных – 4 и 16 Мбит/с;
· тип передачи – узкополосная;
· спецификации – 802.5.
Этот метод напоминает Arcnet, так как тоже использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. В отличие от Arcnet, при методе доступа Token-Ring имеется возможность назначать разные приоритеты разным рабочим станциям.
Актуальность локально-вычислительных сетейВ производственной практике ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместное оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему, которая имеет свои особенные преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети:
1. Разделение ресурсов – позволяет экономно использовать ресурсы, например, управлять периферийными устройствами, такими как лазерные печатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.
2. Разделение данных – предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации.
3. Разделение программных средств – предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств.
4. Разделение ресурсов процессора – возможность использования вычислительных мощностей для обработки данных другими системами входящими в сеть. Предоставляемая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы не «набрасываются» моментально, а только лишь через специальный процессор, доступный каждой рабочей станции.
5. Многопользовательский режим – многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных программных средств, ранее установленных и управляемых, например, если пользователь системы работает с другим заданием, то текущая выполняемая работа отодвигается на задний план.
Список использованной литературы:
1. Microsoft Corporation
Компьютерные сети. Учебный курс/Пер. с англ. – М.: Издательский отдел «Русская редакция» ТОО «Channel Trading Ltd.». – 1997
2. Стэн Шатт. Мир компьютерных сетей: Пер. с англ. – К.: BHV, 1996
3. Бэрри Нанс. Компьютерные сети: Пер. с англ. – М.: БИОНОМ, 1995
