6.2. Краткие теоретические сведения
Компьютерная (вычислительная) сеть – это система, обеспечивающая обмен данными между различными вычислительными устройствами (отдельные компьютеры (стационарные, мобильные) серверы, маршрутизаторы и другое оборудование).
Для передачи информации в компьютерных сетях используются различные физические явления, такие как: электрические и световые сигналы, электромагнитное излучение.
Физические элементы современной компьютерной сети (хосты, коммутаторы или «свитчи», маршрутизаторы или «роутеры», точки доступа и др.), их определение, назначения, выполняемые функции, внешний вид, а также графическое обозначение на схемах показаны в лабораторной работе №1 (рис.1.1,1.2).
Типовые сетевые схемы:
Топология типа «шина, общая шина»
Сеть с топологией шина использует один канал связи, объединяющий все компьютеры сети (рис.6.1).
Самым распространенным методом доступа в сетях этой топологии является метод доступа с прослушиванием несущей частоты и обнаружением конфликта. При этом методе доступа, узел прежде чем послать данные по коммуникационному каналу, прослушивает его и только убедившись, что канал свободен, посылает пакет. Если канал занят, узел повторяет попытку передать пакет через случайный промежуток времени. Данные, переданные одним узлом сети, поступают во все узлы, но только узел, для которого предназначены эти данные, распознает и принимает их.
Несмотря на предварительное прослушивание канала, в сети могут возникать конфликты, заключающиеся в одновременной передаче пакетов двумя узлами. Конфликты связаны с тем, что имеется временная задержка сигнала при прохождении его по каналу, например сигнал послан, но не дошел до узла, прослушивающего канал, вследствие чего узел счел канал свободным и начал передачу.
Характерным примером сети с данным методом доступа является сеть Ethernet. В сети Ethernet обеспечивается скорость передачи данных для локальных сетей, равная 100 Мбит/с и 1Гбит/с.
Топология шина (рис.6.1) обеспечивает эффективное использование пропускной способности канала, устойчивость к неисправности отдельных узлов, простоту реконфигурации и наращивания сети.
Рабочая
станция
Файловый
сервер
Шина
Рис. 6.1. Схематичное отображение сетевой топологии типа «Шина (Общая шина)»
«Общая шина», будучи до недавнего времени достаточно распространенной топологией для локальных сетей, не потеряла актуальности и сейчас.
Передаваемая в сети информация может распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем рабочим станциям сети.
Таким образом, основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности, поэтому любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть, а дефект коаксиального разъема редкостью не является. Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.
Полносвязная топология
Это топология (рис.6.2) компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту. Для каждой пары должна быть выделена независимая линия, каждый компьютер должен иметь столько коммуникационных портов, сколько компьютеров в сети. По этим причинам сеть может иметь только сравнительно небольшие конечные размеры. Чаще всего эта топология используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при малом количестве рабочих станций.
Рис. 6.2. Схематичное отображение полносвязной
сетевой топологии
Технология доступа в сетях этой топологии реализуется методом передачи маркера.
Маркер – это пакет, снабженный специальной последовательностью бит (его можно сравнить с конвертом для письма). Он последовательно предается по кольцу от компьютера к компьютеру в одном направлении. Каждый узел ретранслирует передаваемый маркер. Компьютер может передать свои данные, если он получил пустой маркер. Маркер с пакетом передается, пока не обнаружится компьютер, которому предназначен пакет. В этом компьютере данные принимаются, но маркер движется дальше и возвращается к отправителю. После того, как отправивший пакет компьютер убедится, что пакет доставлен адресату, маркер освобождается.
Недостатком данной топологии является необходимость каждому компьютеру сети иметь большое количество коммуникационных портов, что делает данную топологию громоздкой и малоэффективной.
Топология типа «Звезда».
Это топология (рис.6.3) с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты. Весь обмен информацией идет исключительно через центральное устройство, на которое ложится очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может.
