Главная страница / 36. Принципы построения сетей. Сетевое о...: 36.1. Основы построения с...

36.1. Основы построения сетей

← 35.4. Контрольные вопросы и задания 36.2. Сетевые устройства →

Навигация по разделу:

36.1.1. Механизм взаимодействия компьютеров в сети
36.1.2. Физическая передача данных по линии связи
36.1.3. Топология сетей

36.1.1. Механизм взаимодействия компьютеров в сети

↑ Наверх

Механизм взаимодействия компьютеров в сети многое позаимствовал у схемы взаимодействия компьютера с периферийными устройствами. Для обмена данными между компьютером и периферийными устройствами в компьютере предусмотрен внешний интерфейс, т. е. набор проводов, соединяющих компьютер и периферийные устройства, а также набор правил обмена информацией по эти проводам (протокол).

Интерфейс реализуется со стороны компьютера совокупностью аппаратных и программных средств: контроллером периферийного устройства и специальной программой, управляющей этим контроллером, которую часто называют драйвером. Со стороны периферийного устройства интерфейс чаще всего реализуется аппаратным устройством управления. Контроллеры принимают команды и данные от процессора в свой внутренний буфер (порт), затем выполняют необходимые преобразования этих данных и команд в соответствии с форматами, понятными периферийному устройству, и выдают их через внешний порт в интерфейс.

В самом простом случае взаимодействие двух компьютеров может быть реализовано с помощью тех же самых средств, которые используются для взаимодействия компьютера с периферией, например, через последовательный COM интерфейс.

В локальных сетях функции передачи данных в линию связи выполняются сетевыми адаптерами и их драйверами. А функции программ, обеспечивающих доступ к удаленным ресурсам, выполняет операционная система.

36.1.2. Физическая передача данных по линии связи

↑ Наверх

Главные отличия внешних линий связи от линий связи внутри компьютера:

  • большая протяженность;
  • размещение вне экранированного корпуса;
  • подверженность воздействию сильных электромагнитных помех.

Для повышения надежности передачи данных между компьютерами используется стандартный прием – подсчет контрольной суммы до начала передачи данных и после.

Задачи надежного обмена данными в локальных сетях решают сетевые адаптеры или модемы. Эти устройства кодируют и декодируют каждый информационный бит, синхронизируют передачу электромагнитных сигналов по линиям связи, проверяют правильность передачи по контрольной сумме и выполняют некоторые другие операции.

Сетевые адаптеры предназначены для непосредственного подсоединения компьютеров к сети.

Модемы, как правило, рассчитаны на работу с телефонной линией связи.

В зависимости от среды передачи данных каналы связи разделяются на следующие:

  • проводные:
    • кабельные – например, витая пара для локальных сетей (скорость передачи данных до 1Гбит/с), волоконно-оптический кабель, обеспечивающий скорость передачи данных до 10Гбит/с;
    • телефонные каналы;
  • беспроводные:
    • радиоканалы наземной и спутниковой связи;
    • каналы сотовой связи.

36.1.3. Топология сетей

↑ Наверх

Сетевая топология (от греч. τοπος – место) – описание конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств.

Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети, а ребрам – физические связи между ними. Компьютеры, подключенные к сети, часто называют станциями, или узлами, сети.

Можно рассматривать физическую и логическую топологию компьютерной сети.

Физическую топологию образуют все сетевые устройства, соединенные проводами. Под логической топологией понимается путь прохождения сигнала от одной точки сети к другой.

Физическая и логическая топологии могут совпадать. Например, в топологии типа шина данные передаются по всей длине кабеля.

Физическая и логическая топологии могут и не совпадать. Например, при физической топологии типа звезда, когда точки сети присоединены с помощью устройства, находящегося в центре, логическая топология может представлять собой кольцо – когда данные передаются последовательно от одного компьютера другому.

Простейшее устройство для соединения между собой двух локальных сетей, использующих одинаковые протоколы, называется мостом.

Мост может быть аппаратным (специализированный компьютер) или программным.

Существует множество способов соединения сетевых устройств, из них можно выделить базовые. Остальные способы –  это комбинации базовых, в общем случае такие топологии называются смешанными, или гибридными.

Основные (базовые) топологии приведены на рис. 36.1.

img361

Рис. 36.1. Основные топологии: а – линия; б – каждый с каждым;  в – звезда;  г – кольцо;  д – шина;  е – дерево

Шина (bus)

Топология типа шина (рис. 36.2), представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала. Такой тип топологии использовался при коаксиальном кабеле.

img362

Рис. 36.2. Основные топологии. Шина

Кольцо (ring)

Кольцо (рис. 36.3) – базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть.

img363

Рис. 36.3. Основные топологии. Кольцо

Звезда (топология компьютерной сети)

Звезда (рис. 36.4) – базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило «дерево»).

img364

Рис. 36.4. Основные топологии. Звезда.

Эта топология – основная в наше время, поэтому рассмотрим ее более подробно.

Рабочая станция, которой нужно послать данные, отсылает их на коммутатор (switch, свич), коммутатор определяет адресат и отдает ему информацию. Коммутатор, в отличие от концентратора (hub), подает пакет лишь на определенный порт –  получателю. Одновременно может быть передано несколько пакетов. Сколькоименно – зависит от коммутатора.

Преимущества:

  • выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
  • хорошая масштабируемость сети;
  • легкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
  • высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
  • гибкие возможности администрирования.

Недостатки:

  • выход из строя центрального концентратора обернется неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;
  • для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
  • конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.
← 35.4. Контрольные вопросы и задания 36.2. Сетевые устройства →