12
Стандарт FDDI, разработан комитетом Х3Т9.5 ANSI, позволяет
обеспечить совместное использование устройств от разных компаний.
Другая технология применяемая для имплементации MAN называемая
АТМ (Asynchronous Transfer Mode) использует режим асинхронный передачи
информации и полагается на технологию коммутаций «ячеек» (Cell) и
стандарта IEEE 802.6.
Основная возможность данной технологии помимо высокого диапазона
скоростей (155 Мбит/с - 2,5 Гбит/с) – ее возможность управления трафиком
мультисред (Multimedia), меняющемуся от передачи данных и изображения
до речи и графиков [12]. Режим такой передачи коммутируется ячейками с
фиксированными длинами в 53 байта между узлами-отправителями и
узлами-получателями, как в локальных сетях, так и глобальных сетях.
Для реализации АТМ нужны две составляющие: роутеры и свитчи
АТМ для локальных сетей, серверов и рабочих станций.
Частое использование технология АТМ использует для передач
большого объема информации по магистральным каналам со скоростями 155
Мбит/с - 622 Мбит/с. Специалисты и администраторы компьютерных сетей
уверены, что в недалеком будущем технология АТМ будет основной.
Основные достоинства региональных сетей [9]:
1) охват достаточно большой территории;
2) наличие общего доступа к ресурсам сети;
3) централизованное обеспечение информационной безопасности.
1.1.3. Локальная вычислительная сеть LAN (Local Area Network)
Локальная вычислительная сеть (LAN) – это система коммуникации
абонентов сети, расположенных в пределах отдельно взятого здания или
другой ограниченной локации, которая поддерживает один или более
высокоскоростных каналов цифровой связи, предоставляя подключенным к
ним устройствам во временное использование (рисунок 3).
13
Рисунок 3 – Локальная вычислительная сеть
Локальные вычислительные сети имеют следующие свойства [28]:
протяженность локальных вычислительных сетей могут доходить
до нескольких тысяч метров;
скорости передачи данных в сетях варьируются в диапазоне от
нескольких Мбит/с до нескольких Гбит/с;
локальные вычислительные сети позволяют осуществлять
простые подключения новых устройств и исключения старых, без перебоев в
работе сети;
для устройств совместного доступа в локальных вычислительных
сетях обеспечивается равный доступ для всех абонентов;
возможность передачи пакета с содержанием необнаруженной
ошибки может составлять 10-Е14 10-Е16.
Комитет по стандартизации локальных вычислительных сетей IEEE
(Institute of Electrical and Electronic Engineers) разработал проект стандарта
таких сетей, называющийся стандартом 802.
Модель LAN описанная в стандарте IEEE 802 и модель ISO/OSI,
содержат рекомендации, которыми руководствуются при построении
конкретных сетей.
14
Разработка стандарта IEEE 802 основывалась на модели ISO/OSI. В
дальнейшем комитетом по LAN было выполнено дальнейшее разбиение
уровня 1 и 2. Отличия IEEE 802 и ISO/OSI показаны в таблице 1.
Таблица 1 - Модель ISO/OSI компьютерной сети общего назначения и
модель IEEE 802 локальной компьютерной сети
Модель ISO/OSI
Модель IEEE 802
7. Прикладной уровень
7. Прикладной уровень
6. Представительный уровень
6. Представительный уровень
5. Сеансовый уровень
5. Сеансовый уровень
4. Транспортный уровень
4. Транспортный уровень
3. Сетевой уровень
3. Сетевой уровень
2. Канальный уровень
2.2. Управление логическим каналом (LLC)
1. Физический уровень
2.1. Управление доступом к среде (MAC)
1.3. Передача физических сигналов (PS)
1.2. Интерфейс с устройством доступа (AUI)
1.1. Средства подключения к физической среде (PMA)
0. Физическая среда
Модели IEEE 802 два подуровня разделяют канальный уровень на: LLC
(Logical Link Control), т.е. управление логическим каналом и MAC (Medium
Access Control), т.е. управление доступом к передающей среде.
В функции LLC включают передачу кадров между абонентами,
включение исправления ошибок. LLC не зависят от алгоритма доступа к
среде. MAC использует в реализации алгоритмы доступов к средам и
определяет адресацию станций. Помимо этого, модели IEEE 802, отличаясь
от семиуровневой модели ISO/OSI, характерно наличие средств для
широковещательной передачи данных.
Физический уровень в модели IEEE 802 включает в себя три
подуровня: Physical Signaling (передача физических сигналов), Physical
Medium Attachment (подключение к физической среде) и Access - Unit
Interface (интерфейс с устройством доступа).
PS используется для облегчения схематичной интеграции с канальным
уровнем. PMA согласовывает сигналы из PS с учетом передающей среды, для
15
обеспечения возможности использования данного PS с различными типами
передающих сред.
AUI подразумевает под собой кабель и размещает PS (подключенный
компьютер) на определенном расстоянии от передающих сред.
Модель IEEE 802 имеет уровень 0, описывающий передачи данных в
физической среде.
Классификация локальных сетей [17]:
по архитектуре построения:
одноранговые;
с выделенным сервером (клиент-сервер);
ЛВС в зависимости от применяемой среды передачи данных могут
разделяться на две группы:
• Кабельные ЛВС;
• Беспроводные ЛВС.
Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных
компьютеров, каждый из которых имеет собственное имя, а также пароль для
доступа к нему во время загрузки. Имя и пароль обычно назначает сам
владелец ПК при помощи стандартных средств ОС. Такая сеть может
содержать подсети. Принадлежность ПК к той или иной группе может
задаваться самими пользователями.
В сетях такого вида трудно обеспечить безопасность ресурсов на
необходимом уровне, что является ее явным недостатком.
Клиент-серверная технология представляет собой вычислительную
архитектуру, где все нагрузки распределяются между поставщиками услуг –
серверами, а также заказчиками этих услуг – клиентами.
Достоинства технологии клиент-сервер:
простая синхронизация данных;
16
низкая стоимость аппаратного обеспечения (мощным должен
быть только сервер);
оперативное изменение структуры данных;
Недостатки технологии клиент-сервер:
низкая защита от несанкционированного доступа;
зависимость от компьютерной сети;
высокая стоимость.
Достоинства ЛВС:
• Разделение ресурсов, позволяющее реализовать доступ к
оборудованию со всех рабочих станций, например, к лазерным принтерам;
• Разделение данных, позволяющее возможность доступа к данным
и управлению самими базами данных (БД) и всеми элементами файловой
системы с рабочих мест, нуждающихся в информации;
• Разделение программного обеспечения (ПО), которое дает
возможность одновременного использования централизованных
программных компонентов;
• Разделение ресурсов процессора, что позволяет использовать
вычислительную мощность для обработки данных в других системах, также
состоящих в сети.
Самой распространенной технологией ЛВС является Ethernet.
1.2. Классификация сетей по топологии построения
Топология компьютерной сети – это физическое расположение
отдельных ПК из сети относительно друг друга, а также возможные способы
их соединения с линией связи. Нужно понимать, что понятие топологии,
прежде всего, характерно для ЛВС, в которых можно легко проследить
структуру связей.
Топология может определять требования к оборудованию, тип кабеля,
максимально удобные и допустимые методы управления обменом данными,
17
надежность сети, возможности расширения.
Различают физическую и логическую топологию сетей.
Под физической топологией понимается геометрия построения сети,
логическая топология служит для определения направлений потоков данных
между узлами этой сети и способов передачи информации.
1.2.1. Шинная (магистральная) структура
Компьютерная сеть с топологией шина – это сеть, состоящая из
единого кабеля, к которому присоединяются все устройства сети (рисунок 4).
Подобные сети изготавливается на кабелях «тонкийEthernet», или
«толстый Ethernet», т. е. магистральная шина требует установку и наличие на
своих рецепторах 50-омные заглушки.
Данный способ построения сетей целесообразно использовать в
одноранговых сетях при наличии в доступности необходимого оборудования.
Рабочая станцияРабочая станция
Рабочая станция Рабочая станция Рабочая станция
Рисунок 4 - Шинная (магистральная) структура
Топология типа шина предполагает своей структурой идентичность
всего сетевого оборудования, а также равноправие всех пользователей сети в
плане доступа. Компьютеры могут передавать данные по шине только по
очереди, поскольку линия связи всего одна. В случае если сразу несколько
ПК станут передавать данные, они могут исказиться в результате наложения.
18
Шина всегда реализует полудуплексный обмен (в двух направлениях, но не
одновременно, а по очереди).
Достоинства шинной структуры [18]:
1) быстрота по времени установки и настройки;
2) низкая стоимость (требует меньшего количества кабелей и
сетевых устройств);
3) повреждение одной рабочей станции не будет влиять на
функциональность всей сети.
Недостатки шинной структуры:
1) неисправность в сети полностью блокирует функциональность
всей сети;
2) сложность установления неисправностей;
3) с увеличением количества рабочих станций снижает
производительность сети в целом.
В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных,
называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и
обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection,
CSMA/CD). Этот метод используется исключительно в сетях с общей шиной
(к которым относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компьютеры
такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она
может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами
сети. Простота схемы подключения - это один из факторов, определивших
успех стандарта Ethernet. Говорят, что кабель, к которому подключены все
станции, работает в режиме коллективного доступа (multiply-access, MA).
1.2.2. Звездообразная структура
Компьютерная сеть с топологией «звезда» - это вычислительная сеть, в
которой все абоненты формируют вычислительную сеть, используя в центре
концентратор (рисунок 5).
19
Реализация сети на базе данной топологии достаточно широко
распространена и осуществляется, используя кабель называемый «витая
пара» или при помощи оптоволоконного кабеля [19].
Концентратор
Рабочая станция
Рабочая станция
Рабочая станция
Рабочая станция
Рисунок 5 - Звездообразная структура
В топологии "логическая звезда" используется метод коммутации,
обеспечивающий ограничение распространения сигнала в среде передачи в
пределах некоторой ее части.
Механизм такого ограничения является основополагающим в
топологии "логическая звезда" [35].
В чистом виде коммутация предоставляет выделенную линию передачи
данных каждой станции. Когда одна станция передает сигнал другой станции
подключенной к тому же самому коммутатору, то коммутатор передает
сигнал только по среде передачи данных, соединяющей эти две станции.
Рисунок 5 показывает способ передачи данных между двумя
станциями, подключенными к одному и тому же коммутатору.
При таком подходе возможна одновременная передача данных между
несколькими парами машин, так как данные, передающиеся между любыми
двумя станциями, остаются "невидимыми" для других пар станций.
20
Достоинства звездообразной структуры [30]:
1) повреждение одной рабочей станции не отобразится на работе
всей вычислительной сети;
2) простое обнаружение неисправностей и повреждений сети;
3) правильная проектировка обеспечивает высокую
производительность сети;
4) гибкая возможность администрирования.
Недостатки звездообразной структуры:
1) результатом повреждение центрального оборудования станет
неработоспособность сети (или участка) в целом;
2) прокладка сети требует больше кабеля, чем большинство других
топологий;
3) число рабочих станций в таких сетях (или сегментах) ограничено
количеством свободных портов в концентраторе.
1.2.3. Кольцевая структура
Компьютерная сеть с топологией «кольцо» - это сеть, структура
которой реализуется путем соединения каждого участника сети линиями
связи с другими двумя: от одного он получаются данные, а другому
передается.
Каждая линии связи, как и в звездообразной структуре, имеют одно
принимающее и одно передающее устройство (точка-точка). Это дает
возможность не использовать внешние терминаторы (рисунок 6) [38].
Выделенной центральной точки в кольцевой структуре нет, все
абоненты сети будут равноправными или одинаковыми.
Несмотря на это достаточно часто в кольцевой структуре назначают
специальное устройство, которое контролирует и управляет обменом.
21
Естественно, что выделение управляющего устройства снижает
надежность вычислительной сети, так как его повреждение сразу парализует
весь процесс.
Рабочая станция
Рабочая станция
Рабочая станция
Рабочая станция
Рабочая станция
Рабочая станция Рабочая станция
Рабочая станция
Рисунок 6 – Кольцевая структура
Достоинства кольцевой структуры:
1) простая установка;
2) отсутствие необходимости в дополнительном оборудовании;
3) устойчивая работа без значимого падения скорости обмена
данными при интенсивной нагрузке сети, так как возможность
возникновения коллизий исключается с использованием маркера.
Недостатки кольцевой структуры:
1) работоспособность всей сети зависит от повреждений хотя бы
одной рабочей станции или от возникновения других неполадок;
2) сложность настройки и конфигурирования;
3) сложность обнаружения неисправностей;
4) необходимость установки двух сетевые карт на каждой рабочей
станции;