Реферат: Обзор сетевых архитектур. Реферат на тему сетевые архитектуры

Реферат Обзор сетевых архитектур

Тема: ”Обзор сетевых архитектур: Ethernet, Token Ring, ArcNet”.

Содержание.

1.Введение………………………………………………………..3

2.Локальные компьютерные сети:

§  Ethernet…………………………………………………….6

§  ArcNet…………………………………………………… 14

§  Token Ring………………………………………………..17

3.Заключение…………………………………………………….20

4.Используемая литература…………………………………….22Введение.

Локальная сеть представляет собой систему распределенной обработки информации, составляющую как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи.  Компьютеры, входящие в состав сети, выполняют достаточно широкий круг функций, основными из которых являются:

¨     организация доступа к сети;

¨     управление передачей информации;

¨     предоставление вычислительных ресурсов и услуг абонентам сети.

В свою очередь, средства связи призваны обеспечить надежную передачу информации между компьютерами сети.

Конечно, компьютерная сеть может состоять и из двух компьютеров, но, как правило, их число в сети существенно больше. При этом компьютерная сеть не является простым объединением компьютеров, а представляет собой достаточно сложную систему. Любая компьютерная сеть характеризуется (рис. 1) топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами.

Топология компьютерной сети отражает структуру связей между её основными функциональными элементами. В зависимости от рассматриваемых компонентов, принято различать физическую и логическую структуры локальных сетей. Физическая структура определяет топологию физических соединений между компьютерами. Логическая структура определяет логическую организацию взаимодействия компьютеров между собой. Дополняя друг друга, физическая и логическая структуры дают более полное представление о компьютерной сети.

Под сетевыми техническими средствами подразумеваются различные физические устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть.

Протоколы представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети.

Интерфейсы – средства сопряжения функциональных элементов сети. Следует обратить внимание, что в качестве функциональных элементов могут выступать как отдельные устройства, так и программные интерфейсы.

Сетевые программные средства осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс с пользователями. К сетевым программным средствам относятся сетевые операционные системы и вспомогательные (сервисные) программы.

Каждая из составляющих локальных сетей характеризует её отдельные свойства, и только их совокупность определяет всю сеть в целом. Таким образом, выбор локальной сети заключается в выборе её топологии, протоколов, аппаратных средств и сетевого обеспечения. Каждый из этих компонентов является относительно независимым. Например, сети с одинаковой топологией могут использовать различные методы доступа, протоколы и сетевое программное обеспечение. В свою очередь, в разных сетях могут использоваться одинаковые протоколы и (или) сетевое программное обеспечение. Это, с одной стороны, расширяет возможность выбора наиболее оптимальной структуры сети, а с другой – усложняет этот процесс.

Локальные компьютерные сети.

1.Ethernet.

В настоящее время из относительно небольших компьютерных сетей со скоростью передачи до 10 Мбит/с. наиболее широкое распространение получила сеть Ethernet. Эта сеть предназначена для объединения различных учрежденческих (в том числе банковским и офисных) рабочих станций в локальную сеть. Сеть характеризуется низкой стоимостью, простотой наладки и эксплуатации. Для данного типа сетей существует достаточно большой набор программных и аппаратных средств. Успешный опыт эксплуатации сети Ethernet позволил взять её за основу при разработке стандарта IEEE 802.3 для магистральных сетей с множественным доступом, контролем передачи и обнаружением столкновений.

В качестве физической среды стандартом IEEE 802.3 определены два типа коаксиального кабеля, витая пара проводников и оптоволоконный кабель. Соответственно, различают четыре типа спецификации передающей среды: 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T и 10BASE-F. Одной из первых появилась спецификация 10BASE5, определяющая использование толстого коаксиального кабеля с диаметром центрального медного провода 2,17 мм. Спецификация 10BASE2 определяет использование тонкого коаксиального кабеля с диаметром центрального провода 0,89 мм.

Характеристики кабеля оказывают влияние на такие параметры сети, как дальность передачи по кабелю без повторителей, максимальное число станций, подключаемых к одному сегменту и др. Чтобы различить сети на базе  кабелей этих типов. В первом случае говорят о сети толстая Ethernet, а во втором – тонкая Ethernet.

В качестве магистрального кабеля в системе 10BASE5 используется кабель RG –11. Для системы 10BASE2 наиболее часто используется RG–58A/U. Кабель RG-11 характеризуется более высокой надежностью и помехозащищенностью, однако его стоимость существенно больше стоимости кабеля RG-58A/U.

Сети систем 10BASE5 и 10BASE2 различаются также по дальности передачи по кабелю без повторителей (длине сегмента), максимальному числу станций, подключаемых к сегменту, и способу подключения их к коаксиальному кабелю. Так, максимальная длина сегмента, то есть участка сети без дополнительных усилителей (повторителей), для системы 10BASE5 составляет 500 метров. К сегменту допускается подключение до 100 станций. На концах сегмента размещаются терминаторы, предотвращающие возникновение эффекта отраженной волны на конце коаксиального кабеля. Терминатор имеет такое же волновое сопротивление, как и коаксиальный кабель – 50 Ом. Для подключения станций к передающей среде используется специальный приемопередатчик (трансивер) и адаптер. Трансивер выполняет функции модуля связи со средой, обеспечивая прием и усиление электрических сигналов, поступающих из кабеля, и передачу их обратно в коаксиальный кабель и сетевой адаптер. Для повышения надежности сети в трансивере осуществляется гальваническая развязка из четырех пар  проводников, и разъема DB-15 трансивер связан с сетевым адаптером, который размещается внутри рабочей станции. Первая пара проводников используется для передачи сигналов в адаптер, вторая – для приема. Третья пара проводников используется для индикации столкновений кадров, а последняя – для подачи питания на трансивер.

Длина интерфейсного кабеля между адаптером и трансивером может достигать 50 метров. Это позволят в достаточно больших пределах менять месторасположение станций, не затрагивая основной кабель, который прокладывается от одного помещения к другому, как правило, в специальных монтажных коробах. Внутри помещения преимущественно используются трансиверный кабель. Подключение интерфейсного кабеля к адаптеру осуществляется с помощью интерфейса AUI (Attachment Unit Interfase) и стандартного 15-контактного разъема DB-15.

Для сетей системы 10BASE2 максимальная длина сегмента составляет 185 метров, хотя для некоторых типов сетевых адаптеров допускается увеличение этого параметра до 200, а некоторые, для адаптеров ЗСОМ – даже до 300 метров.

Максимальное число станций, подключаемых к сегменту, должно быть не больше 30. Подключение станций осуществляется с помощью T- и BNC-коннектора с волновым сопротивлением 50 Ом.

T-коннектор представляет собой небольшой тройник, который одной стороной подключается к сетевому адаптеру, а двумя другими через BNC-коннекторы – к коаксиальному кабелю. Сетевые коннекторы аналогичны коннекторам для подключения измеряемых устройств к осциллографам.

BNC-коннекторы подсоединяются к коаксиальному кабелю путем распайки, обжима или закрутки. В двух последних случаях используется специальный монтажный инструмент. На свободном конце оконечных рабочих станций должен располагаться специальный терминатор, представляющий собой небольшую заглушку с волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля.

Терминатор используется для поглощения сигналов на концах коаксиального кабеля и предотвращения эффекта отраженной волны. Один из терминаторов (но не оба) должен быть заземлен. Иначе сеть будет работать неустойчиво.

Сетевой адаптер для системы 10BASE2 предполагает наличие встроенного приемопередатчика. Следует заметить, что большинство сетевых адаптеров с целью унификации имеют соответствующие разъемы и могут использоваться и в сети 10BASE2, так и в сети 10BASE5. Адаптеры могут иметь как автономное исполнение и подключаться к компьютеру с помощью интерфейса RS-232С, и встраиваться в компьютер на его системную шину. Автономные адаптеры Ethernet стоят несколько дороже встраиваемых адаптеров и, как правило, применяются в тех случаях, когда невозможно поместить адаптер внутрь компьютера.

В общем, за счет использования относительно дешевого кабеля и отсутствия трансиверов, стоимость сети Ethernet 10BASE2 является более низкой по сравнению с сетью Ethernet 10BASE5, в связи с чем за ней закрепилось название CheapNet (дешевая сеть).

Используя специальные повторители (репитеры), можно объединять между собой до пяти сегментов сети. В этом случае максимальная длина сети Ethernet 10BASE5 составляет 2,5 км, а максимальная длина сети Ethernet 10BASE2 – 1 км. Репитеры могут располагаться в произвольном участке сегмента, образуя сети различной конфигурации – линейной или разветвленной.

Более того, повторители позволяют объединять сети с толстым и тонким кабелем. В настоящее время появились многопортовые повторители, позволяющие объединять несколько сегментов в виде звездообразной структуры. Таким образом, с помощью повторителей может быть реализована топология локальной компьютерной сети, близкая к оптимальной. При этом необходимо соблюдать так называемое правило “5-4-3”. В соответствии с этим правилом можно объединять между собой не более пяти сегментов сети, используя для этого четыре повторителя. Цифра три указывает на то, что к трем сегментам могут быть подключены узлы сети.

Совершенствование сетевых средств, и в первую очередь адаптеров, позволило широко использовать витые пары проводников в качестве передающей среды локальных компьютерных сетей.

Так, в рамках сети Ethernet и, соответственно, стандарта IEEE 802.3 разработана спецификация 10BASE-T, определяющая использование в качестве передающей среды витой пары проводников категории 3 и длиной кабеля до 100 метров. Основным структурным элементом сети является концентратор (Hub), к которому радикальным образом (рис.2) подключаются рабочие станции.       

                    Концентратор 10BASE - T

                    Рис. 2 Структура сети Ethernet стандарта 10BASE - T

Используя несколько концентраторов, можно построить сеть достаточно сложной конфигурации. Например, объединив два концентратора с помощью коаксиального кабеля, можно получить локальную сеть, представленную на рис.3.

                                   Концентраторы 10BASE - T                                   

Коаксиальный кабель

  

                   Рис.3. Структура сети Ethernet с двумя концентраторами    

Для соединения витых пар проводников с концентратором и сетевым адаптером используются стандартные телефонные разъемы RJ-45. По своей структуре и функциональным характеристикам адаптер станции совместим с адаптерами для коаксиального кабеля. В связи с этим в настоящее время с целью унификации выпускаются преимущественно универсальные сетевые адаптеры Ethernet 10BASE5/2/T, оснащенные разъемами DB-15, BNC и RJ-45.

Дальнейшее повышение эффективности сетей Ethernet связывается с использованием коммутирующих концентраторов (switching hub), которые в отличие от обычных (ретранслирующих) концентраторов позволяют рассматривать сегменты сети в качестве отдельных сетей, связанных вместе через интерфейс коммутации пакетов. Коммутирующий концентратор снабжен двумя буферами на каждый подключаемый порт: для принимаемых и передаваемых пакетов. Благодаря этому коммутируемый концентратор работает аналогично узлу коммутации пакетов, принимая и передавая пакеты одновременно между различными парами абонентов. Это, наряду с увеличением производительности, позволяет избежать столкновений пакетов. Компьютерные сети, использующие подобную технологию, получили Switch Ethernet.

Также новым технологическим направлением развития сетей Ethernet является оптоволоконная сеть Ethernet 10BASE-F со скоростью передачи 10 Мбит/с. В качестве передающей среды используется 50- или 100-микронный оптоволоконный кабель. Сеть характеризуется звездообразной топологией, которая поддерживается с помощью оптоволоконных концентраторов. Максимальная длина одного луча (сегмента) составляет 2100 метров.

Подводя итог, следует отметить, что в настоящее время имеется широкий выбор сетевых адаптеров, повторителей и концентраторов, позволяющих создавать сети различного состава и конфигурации. В частности, практически все концентраторы, например IBM 8224, IBM 8271, имеют по несколько входов для подключения сегментов сетей 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T и 10BASE-F.

FAST ETHERNET

В соответствии со стандартом IEEE 802.3u для технологии Fast Ethernet в зависимости от применяемого кабеля определены следующие три наименования: 100Base-TX и 100Base-T4 – для витой пары проводников и 100 Base-FX – для оптоволоконного кабеля.

Система 100Base-FT использует две ары проводов: одну для передачи, другую – для приема данных. Спецификация стандарта на физическую среду передачи данных ANSI TP-PMD, на котором основано применение витой пары в 100Base-TX, допускает использование неэкранированной (UTP) категории 5 и экранированной (STP) витых пар.

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

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

 Терминатор

                                                   Для Ст2

                     Преемник                                        Предшественник    

Рис.4. Организация логического кольца в шине с маркерным доступом.

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”  

bukvasha.ru

Реферат : Обзор сетевых архитектур

Дисциплина: Вычислительные машины

Тема: ”Обзор сетевых архитектур: Ethernet, Token Ring, ArcNet”

.

Содержание.

1.Введение………………………………………………………..3

2.Локальные компьютерные сети:

• Ethernet…………………………………………………….6

• ArcNet…………………………………………………… 14

• Token Ring………………………………………………..17

3.Заключение…………………………………………………….20

4.Используемая литература…………………………………….22

Введение.

Локальная сеть представляет собой систему распределенной обработки информации, составляющую как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи. Компьютеры, входящие в состав сети, выполняют достаточно широкий круг функций, основными из которых являются:

• организация доступа к сети;

• управление передачей информации;

• предоставление вычислительных ресурсов и услуг абонентам сети.

В свою очередь, средства связи призваны обеспечить надежную передачу информации между компьютерами сети.

Конечно, компьютерная сеть может состоять и из двух компьютеров, но, как правило, их число в сети существенно больше. При этом компьютерная сеть не является простым объединением компьютеров, а представляет собой достаточно сложную систему. Любая компьютерная сеть характеризуется (рис. 1) топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами.

Топология

Протоколы

Интерфейс

Программные средства

Технические средства

Локальная сеть

Рис.1

Топология компьютерной сети отражает структуру связей между её основными функциональными элементами. В зависимости от рассматриваемых компонентов, принято различать физическую и логическую структуры локальных сетей. Физическая структура определяет топологию физических соединений между компьютерами. Логическая структура определяет логическую организацию взаимодействия компьютеров между собой. Дополняя друг друга, физическая и логическая структуры дают более полное представление о компьютерной сети.

Под сетевыми техническими средствами подразумеваются различные физические устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть.

Протоколы представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети.

Интерфейсы – средства сопряжения функциональных элементов сети. Следует обратить внимание, что в качестве функциональных элементов могут выступать как отдельные устройства, так и программные интерфейсы.

Сетевые программные средства осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс с пользователями. К сетевым программным средствам относятся сетевые операционные системы и вспомогательные (сервисные) программы.

Каждая из составляющих локальных сетей характеризует её отдельные свойства, и только их совокупность определяет всю сеть в целом. Таким образом, выбор локальной сети заключается в выборе её топологии, протоколов, аппаратных средств и сетевого обеспечения. Каждый из этих компонентов является относительно независимым. Например, сети с одинаковой топологией могут использовать различные методы доступа, протоколы и сетевое программное обеспечение. В свою очередь, в разных сетях могут использоваться одинаковые протоколы и (или) сетевое программное обеспечение. Это, с одной стороны, расширяет возможность выбора наиболее оптимальной структуры сети, а с другой – усложняет этот процесс.

Локальные компьютерные сети.

1.Ethernet.

В настоящее время из относительно небольших компьютерных сетей со скоростью передачи до 10 Мбит/с. наиболее широкое распространение получила сеть Ethernet. Эта сеть предназначена для объединения различных учрежденческих (в том числе банковским и офисных) рабочих станций в локальную сеть. Сеть характеризуется низкой стоимостью, простотой наладки и эксплуатации. Для данного типа сетей существует достаточно большой набор программных и аппаратных средств. Успешный опыт эксплуатации сети Ethernet позволил взять её за основу при разработке стандарта IEEE 802.3 для магистральных сетей с множественным доступом, контролем передачи и обнаружением столкновений.

В качестве физической среды стандартом IEEE 802.3 определены два типа коаксиального кабеля, витая пара проводников и оптоволоконный кабель. Соответственно, различают четыре типа спецификации передающей среды: 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T и 10BASE-F. Одной из первых появилась спецификация 10BASE5, определяющая использование толстого коаксиального кабеля с диаметром центрального медного провода 2,17 мм. Спецификация 10BASE2 определяет использование тонкого коаксиального кабеля с диаметром центрального провода 0,89 мм.

Характеристики кабеля оказывают влияние на такие параметры сети, как дальность передачи по кабелю без повторителей, максимальное число станций, подключаемых к одному сегменту и др. Чтобы различить сети на базе кабелей этих типов. В первом случае говорят о сети толстая Ethernet, а во втором – тонкая Ethernet.

В качестве магистрального кабеля в системе 10BASE5 используется кабель RG –11. Для системы 10BASE2 наиболее часто используется RG–58A/U. Кабель RG-11 характеризуется более высокой надежностью и помехозащищенностью, однако его стоимость существенно больше стоимости кабеля RG-58A/U.

Сети систем 10BASE5 и 10BASE2 различаются также по дальности передачи по кабелю без повторителей (длине сегмента), максимальному числу станций, подключаемых к сегменту, и способу подключения их к коаксиальному кабелю. Так, максимальная длина сегмента, то есть участка сети без дополнительных усилителей (повторителей), для системы 10BASE5 составляет 500 метров. К сегменту допускается подключение до 100 станций. На концах сегмента размещаются терминаторы, предотвращающие возникновение эффекта отраженной волны на конце коаксиального кабеля. Терминатор имеет такое же волновое сопротивление, как и коаксиальный кабель – 50 Ом. Для подключения станций к передающей среде используется специальный приемопередатчик (трансивер) и адаптер. Трансивер выполняет функции модуля связи со средой, обеспечивая прием и усиление электрических сигналов, поступающих из кабеля, и передачу их обратно в коаксиальный кабель и сетевой адаптер. Для повышения надежности сети в трансивере осуществляется гальваническая развязка из четырех пар проводников, и разъема DB-15 трансивер связан с сетевым адаптером, который размещается внутри рабочей станции. Первая пара проводников используется для передачи сигналов в адаптер, вторая – для приема. Третья пара проводников используется для индикации столкновений кадров, а последняя – для подачи питания на трансивер.

Длина интерфейсного кабеля между адаптером и трансивером может достигать 50 метров. Это позволят в достаточно больших пределах менять месторасположение станций, не затрагивая основной кабель, который прокладывается от одного помещения к другому, как правило, в специальных монтажных коробах. Внутри помещения преимущественно используются трансиверный кабель. Подключение интерфейсного кабеля к адаптеру осуществляется с помощью интерфейса AUI (Attachment Unit Interfase) и стандартного 15-контактного разъема DB-15.

Для сетей системы 10BASE2 максимальная длина сегмента составляет 185 метров, хотя для некоторых типов сетевых адаптеров допускается увеличение этого параметра до 200, а некоторые, для адаптеров ЗСОМ – даже до 300 метров.

Максимальное число станций, подключаемых к сегменту, должно быть не больше 30. Подключение станций осуществляется с помощью T- и BNC-коннектора с волновым сопротивлением 50 Ом.

T-коннектор представляет собой небольшой тройник, который одной стороной подключается к сетевому адаптеру, а двумя другими через BNC-коннекторы – к коаксиальному кабелю. Сетевые коннекторы аналогичны коннекторам для подключения измеряемых устройств к осциллографам.

BNC-коннекторы подсоединяются к коаксиальному кабелю путем распайки, обжима или закрутки. В двух последних случаях используется специальный монтажный инструмент. На свободном конце оконечных рабочих станций должен располагаться специальный терминатор, представляющий собой небольшую заглушку с волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля.

Терминатор используется для поглощения сигналов на концах коаксиального кабеля и предотвращения эффекта отраженной волны. Один из терминаторов (но не оба) должен быть заземлен. Иначе сеть будет работать неустойчиво.

Сетевой адаптер для системы 10BASE2 предполагает наличие встроенного приемопередатчика. Следует заметить, что большинство сетевых адаптеров с целью унификации имеют соответствующие разъемы и могут использоваться и в сети 10BASE2, так и в сети 10BASE5. Адаптеры могут иметь как автономное исполнение и подключаться к компьютеру с помощью интерфейса RS-232С, и встраиваться в компьютер на его системную шину. Автономные адаптеры Ethernet стоят несколько дороже встраиваемых адаптеров и, как правило, применяются в тех случаях, когда невозможно поместить адаптер внутрь компьютера.

В общем, за счет использования относительно дешевого кабеля и отсутствия трансиверов, стоимость сети Ethernet 10BASE2 является более низкой по сравнению с сетью Ethernet 10BASE5, в связи с чем за ней закрепилось название CheapNet (дешевая сеть).

Используя специальные повторители (репитеры), можно объединять между собой до пяти сегментов сети. В этом случае максимальная длина сети Ethernet 10BASE5 составляет 2,5 км, а максимальная длина сети Ethernet 10BASE2 – 1 км. Репитеры могут располагаться в произвольном участке сегмента, образуя сети различной конфигурации – линейной или разветвленной.

Более того, повторители позволяют объединять сети с толстым и тонким кабелем. В настоящее время появились многопортовые повторители, позволяющие объединять несколько сегментов в виде звездообразной структуры. Таким образом, с помощью повторителей может быть реализована топология локальной компьютерной сети, близкая к оптимальной. При этом необходимо соблюдать так называемое правило “5-4-3”. В соответствии с этим правилом можно объединять между собой не более пяти сегментов сети, используя для этого четыре повторителя. Цифра три указывает на то, что к трем сегментам могут быть подключены узлы сети.

Совершенствование сетевых средств, и в первую очередь адаптеров, позволило широко использовать витые пары проводников в качестве передающей среды локальных компьютерных сетей.

Так, в рамках сети Ethernet и, соответственно, стандарта IEEE 802.3 разработана спецификация 10BASE-T, определяющая использование в качестве передающей среды витой пары проводников категории 3 и длиной кабеля до 100 метров. Основным структурным элементом сети является концентратор (Hub), к которому радикальным образом (рис.2) подключаются рабочие станции.

Концентратор 10BASE - T

Витые пары

РС 1

РС 4

РС 2

РС 3

Рис. 2 Структура сети Ethernet стандарта 10BASE - T

Используя несколько концентраторов, можно построить сеть достаточно сложной конфигурации. Например, объединив два концентратора с помощью коаксиального кабеля, можно получить локальную сеть, представленную на рис.3.

Концентраторы 10BASE - T

Коаксиальный кабель

Витые пары

рс1

рс4

рс5

рс8

рс2

рс3

рс6

рс7

Рис.3. Структура сети Ethernet с двумя концентраторами

Для соединения витых пар проводников с концентратором и сетевым адаптером используются стандартные телефонные разъемы RJ-45. По своей структуре и функциональным характеристикам адаптер станции совместим с адаптерами для коаксиального кабеля. В связи с этим в настоящее время с целью унификации выпускаются преимущественно универсальные сетевые адаптеры Ethernet 10BASE5/2/T, оснащенные разъемами DB-15, BNC и RJ-45.

Дальнейшее повышение эффективности сетей Ethernet связывается с использованием коммутирующих концентраторов (switching hub), которые в отличие от обычных (ретранслирующих) концентраторов позволяют рассматривать сегменты сети в качестве отдельных сетей, связанных вместе через интерфейс коммутации пакетов. Коммутирующий концентратор снабжен двумя буферами на каждый подключаемый порт: для принимаемых и передаваемых пакетов. Благодаря этому коммутируемый концентратор работает аналогично узлу коммутации пакетов, принимая и передавая пакеты одновременно между различными парами абонентов. Это, наряду с увеличением производительности, позволяет избежать столкновений пакетов. Компьютерные сети, использующие подобную технологию, получили Switch Ethernet.

Также новым технологическим направлением развития сетей Ethernet является оптоволоконная сеть Ethernet 10BASE-F со скоростью передачи 10 Мбит/с. В качестве передающей среды используется 50- или 100-микронный оптоволоконный кабель. Сеть характеризуется звездообразной топологией, которая поддерживается с помощью оптоволоконных концентраторов. Максимальная длина одного луча (сегмента) составляет 2100 метров.

Подводя итог, следует отметить, что в настоящее время имеется широкий выбор сетевых адаптеров, повторителей и концентраторов, позволяющих создавать сети различного состава и конфигурации. В частности, практически все концентраторы, например IBM 8224, IBM 8271, имеют по несколько входов для подключения сегментов сетей 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T и 10BASE-F.

FAST ETHERNET

Сеть Fast Ethernet представляет собой дальнейшее различие сети Ethernet за счет увеличения в 10 раз тактовой частоты. При этом основные аспекты построения сети Ethernet остались неизменными. В первую очередь это касается метода доступа, формата кадра и др. Основные отличия касаются физического уровня и связаны используемой передающей средой.

В соответствии со стандартом IEEE 802.3u для технологии Fast Ethernet в зависимости от применяемого кабеля определены следующие три наименования: 100Base-TX и 100Base-T4 – для витой пары проводников и 100 Base-FX – для оптоволоконного кабеля.

Система 100Base-FT использует две ары проводов: одну для передачи, другую – для приема данных. Спецификация стандарта на физическую среду передачи данных ANSI TP-PMD, на котором основано применение витой пары в 100Base-TX, допускает использование неэкранированной (UTP) категории 5 и экранированной (STP) витых пар.

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

Ст6

Ст5

Ст4

Ст1

Ст2

Ст3

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”

topref.ru

Реферат - Обзор сетевых архитектур

Дисциплина: Вычислительные машины

Тема: ”Обзор сетевых архитектур: Ethernet, Token Ring, ArcNet”

.

Содержание .

1.Введение………………………………………………………..3

2.Локальные компьютерные сети:

— Ethernet…………………………………………………….6

— ArcNet…………………………………………………… 14

— Token Ring………………………………………………..17

3.Заключение…………………………………………………….20

4.Используемая литература…………………………………….22

Введение.

Локальная сеть представляет собой систему распределенной обработки информации, составляющую как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи. Компьютеры, входящие в состав сети, выполняют достаточно широкий круг функций, основными из которых являются:

¨ организация доступа к сети;

¨ управление передачей информации;

¨ предоставление вычислительных ресурсов и услуг абонентам сети.

В свою очередь, средства связи призваны обеспечить надежную передачу информации между компьютерами сети.

Конечно, компьютерная сеть может состоять и из двух компьютеров, но, как правило, их число в сети существенно больше. При этом компьютерная сеть не является простым объединением компьютеров, а представляет собой достаточно сложную систему. Любая компьютерная сеть характеризуется (рис. 1) топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами.

Топология компьютерной сети отражает структуру связей между её основными функциональными элементами. В зависимости от рассматриваемых компонентов, принято различать физическую и логическую структуры локальных сетей. Физическая структура определяет топологию физических соединений между компьютерами. Логическая структура определяет логическую организацию взаимодействия компьютеров между собой. Дополняя друг друга, физическая и логическая структуры дают более полное представление о компьютерной сети.

Под сетевыми техническими средствами подразумеваются различные физические устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть.

Протоколы представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети.

Интерфейсы – средства сопряжения функциональных элементов сети. Следует обратить внимание, что в качестве функциональных элементов могут выступать как отдельные устройства, так и программные интерфейсы.

Сетевые программные средства осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс с пользователями. К сетевым программным средствам относятся сетевые операционные системы и вспомогательные (сервисные) программы.

Каждая из составляющих локальных сетей характеризует её отдельные свойства, и только их совокупность определяет всю сеть в целом. Таким образом, выбор локальной сети заключается в выборе её топологии, протоколов, аппаратных средств и сетевого обеспечения. Каждый из этих компонентов является относительно независимым. Например, сети с одинаковой топологией могут использовать различные методы доступа, протоколы и сетевое программное обеспечение. В свою очередь, в разных сетях могут использоваться одинаковые протоколы и (или) сетевое программное обеспечение. Это, с одной стороны, расширяет возможность выбора наиболее оптимальной структуры сети, а с другой – усложняет этот процесс.

Локальные компьютерные сети .

1.Ethernet.

В настоящее время из относительно небольших компьютерных сетей со скоростью передачи до 10 Мбит/с. наиболее широкое распространение получила сеть Ethernet. Эта сеть предназначена для объединения различных учрежденческих (в том числе банковским и офисных) рабочих станций в локальную сеть. Сеть характеризуется низкой стоимостью, простотой наладки и эксплуатации. Для данного типа сетей существует достаточно большой набор программных и аппаратных средств. Успешный опыт эксплуатации сети Ethernet позволил взять её за основу при разработке стандарта IEEE 802.3 для магистральных сетей с множественным доступом, контролем передачи и обнаружением столкновений.

В качестве физической среды стандартом IEEE 802.3 определены два типа коаксиального кабеля, витая пара проводников и оптоволоконный кабель. Соответственно, различают четыре типа спецификации передающей среды: 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T и 10BASE-F. Одной из первых появилась спецификация 10BASE5, определяющая использование толстого коаксиального кабеля с диаметром центрального медного провода 2,17 мм. Спецификация 10BASE2 определяет использование тонкого коаксиального кабеля с диаметром центрального провода 0,89 мм.

Характеристики кабеля оказывают влияние на такие параметры сети, как дальность передачи по кабелю без повторителей, максимальное число станций, подключаемых к одному сегменту и др. Чтобы различить сети на базе кабелей этих типов. В первом случае говорят о сети толстая Ethernet, а во втором – тонкая Ethernet.

В качестве магистрального кабеля в системе 10BASE5 используется кабель RG –11. Для системы 10BASE2 наиболее часто используется RG–58A/U. Кабель RG-11 характеризуется более высокой надежностью и помехозащищенностью, однако его стоимость существенно больше стоимости кабеля RG-58A/U.

Сети систем 10BASE5 и 10BASE2 различаются также по дальности передачи по кабелю без повторителей (длине сегмента), максимальному числу станций, подключаемых к сегменту, и способу подключения их к коаксиальному кабелю. Так, максимальная длина сегмента, то есть участка сети без дополнительных усилителей (повторителей), для системы 10BASE5 составляет 500 метров. К сегменту допускается подключение до 100 станций. На концах сегмента размещаются терминаторы, предотвращающие возникновение эффекта отраженной волны на конце коаксиального кабеля. Терминатор имеет такое же волновое сопротивление, как и коаксиальный кабель – 50 Ом. Для подключения станций к передающей среде используется специальный приемопередатчик (трансивер) и адаптер. Трансивер выполняет функции модуля связи со средой, обеспечивая прием и усиление электрических сигналов, поступающих из кабеля, и передачу их обратно в коаксиальный кабель и сетевой адаптер. Для повышения надежности сети в трансивере осуществляется гальваническая развязка из четырех пар проводников, и разъема DB-15 трансивер связан с сетевым адаптером, который размещается внутри рабочей станции. Первая пара проводников используется для передачи сигналов в адаптер, вторая – для приема. Третья пара проводников используется для индикации столкновений кадров, а последняя – для подачи питания на трансивер.

Длина интерфейсного кабеля между адаптером и трансивером может достигать 50 метров. Это позволят в достаточно больших пределах менять месторасположение станций, не затрагивая основной кабель, который прокладывается от одного помещения к другому, как правило, в специальных монтажных коробах. Внутри помещения преимущественно используются трансиверный кабель. Подключение интерфейсного кабеля к адаптеру осуществляется с помощью интерфейса AUI (Attachment Unit Interfase) и стандартного 15-контактного разъема DB-15.

Для сетей системы 10BASE2 максимальная длина сегмента составляет 185 метров, хотя для некоторых типов сетевых адаптеров допускается увеличение этого параметра до 200, а некоторые, для адаптеров ЗСОМ – даже до 300 метров.

Максимальное число станций, подключаемых к сегменту, должно быть не больше 30. Подключение станций осуществляется с помощью T- и BNC-коннектора с волновым сопротивлением 50 Ом.

T-коннектор представляет собой небольшой тройник, который одной стороной подключается к сетевому адаптеру, а двумя другими через BNC-коннекторы – к коаксиальному кабелю. Сетевые коннекторы аналогичны коннекторам для подключения измеряемых устройств к осциллографам.

BNC-коннекторы подсоединяются к коаксиальному кабелю путем распайки, обжима или закрутки. В двух последних случаях используется специальный монтажный инструмент. На свободном конце оконечных рабочих станций должен располагаться специальный терминатор, представляющий собой небольшую заглушку с волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля.

Терминатор используется для поглощения сигналов на концах коаксиального кабеля и предотвращения эффекта отраженной волны. Один из терминаторов (но не оба) должен быть заземлен. Иначе сеть будет работать неустойчиво.

Сетевой адаптер для системы 10BASE2 предполагает наличие встроенного приемопередатчика. Следует заметить, что большинство сетевых адаптеров с целью унификации имеют соответствующие разъемы и могут использоваться и в сети 10BASE2, так и в сети 10BASE5. Адаптеры могут иметь как автономное исполнение и подключаться к компьютеру с помощью интерфейса RS-232С, и встраиваться в компьютер на его системную шину. Автономные адаптеры Ethernet стоят несколько дороже встраиваемых адаптеров и, как правило, применяются в тех случаях, когда невозможно поместить адаптер внутрь компьютера.

В общем, за счет использования относительно дешевого кабеля и отсутствия трансиверов, стоимость сети Ethernet 10BASE2 является более низкой по сравнению с сетью Ethernet 10BASE5, в связи с чем за ней закрепилось название CheapNet (дешевая сеть).

Используя специальные повторители (репитеры), можно объединять между собой до пяти сегментов сети. В этом случае максимальная длина сети Ethernet 10BASE5 составляет 2,5 км, а максимальная длина сети Ethernet 10BASE2 – 1 км. Репитеры могут располагаться в произвольном участке сегмента, образуя сети различной конфигурации – линейной или разветвленной.

Более того, повторители позволяют объединять сети с толстым и тонким кабелем. В настоящее время появились многопортовые повторители, позволяющие объединять несколько сегментов в виде звездообразной структуры. Таким образом, с помощью повторителей может быть реализована топология локальной компьютерной сети, близкая к оптимальной. При этом необходимо соблюдать так называемое правило “5-4-3”. В соответствии с этим правилом можно объединять между собой не более пяти сегментов сети, используя для этого четыре повторителя. Цифра три указывает на то, что к трем сегментам могут быть подключены узлы сети.

Совершенствование сетевых средств, и в первую очередь адаптеров, позволило широко использовать витые пары проводников в качестве передающей среды локальных компьютерных сетей.

Так, в рамках сети Ethernet и, соответственно, стандарта IEEE 802.3 разработана спецификация 10BASE-T, определяющая использование в качестве передающей среды витой пары проводников категории 3 и длиной кабеля до 100 метров. Основным структурным элементом сети является концентратор (Hub), к которому радикальным образом (рис.2) подключаются рабочие станции.

Концентратор 10BASE — T

Рис. 2 Структура сети Ethernet стандарта 10BASE — T

Используя несколько концентраторов, можно построить сеть достаточно сложной конфигурации. Например, объединив два концентратора с помощью коаксиального кабеля, можно получить локальную сеть, представленную на рис.3.

Концентраторы 10BASE — T

Рис.3. Структура сети Ethernet с двумя концентраторами

Для соединения витых пар проводников с концентратором и сетевым адаптером используются стандартные телефонные разъемы RJ-45. По своей структуре и функциональным характеристикам адаптер станции совместим с адаптерами для коаксиального кабеля. В связи с этим в настоящее время с целью унификации выпускаются преимущественно универсальные сетевые адаптеры Ethernet 10BASE5/2/T, оснащенные разъемами DB-15, BNC и RJ-45.

Дальнейшее повышение эффективности сетей Ethernet связывается с использованием коммутирующих концентраторов (switching hub), которые в отличие от обычных (ретранслирующих) концентраторов позволяют рассматривать сегменты сети в качестве отдельных сетей, связанных вместе через интерфейс коммутации пакетов. Коммутирующий концентратор снабжен двумя буферами на каждый подключаемый порт: для принимаемых и передаваемых пакетов. Благодаря этому коммутируемый концентратор работает аналогично узлу коммутации пакетов, принимая и передавая пакеты одновременно между различными парами абонентов. Это, наряду с увеличением производительности, позволяет избежать столкновений пакетов. Компьютерные сети, использующие подобную технологию, получили Switch Ethernet.

Также новым технологическим направлением развития сетей Ethernet является оптоволоконная сеть Ethernet 10BASE-F со скоростью передачи 10 Мбит/с. В качестве передающей среды используется 50- или 100-микронный оптоволоконный кабель. Сеть характеризуется звездообразной топологией, которая поддерживается с помощью оптоволоконных концентраторов. Максимальная длина одного луча (сегмента) составляет 2100 метров.

Подводя итог, следует отметить, что в настоящее время имеется широкий выбор сетевых адаптеров, повторителей и концентраторов, позволяющих создавать сети различного состава и конфигурации. В частности, практически все концентраторы, например IBM 8224, IBM 8271, имеют по несколько входов для подключения сегментов сетей 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T и 10BASE-F.

FAST ETHERNET

Сеть Fast Ethernet представляет собой дальнейшее различие сети Ethernet за счет увеличения в 10 раз тактовой частоты. При этом основные аспекты построения сети Ethernet остались неизменными. В первую очередь это касается метода доступа, формата кадра и др. Основные отличия касаются физического уровня и связаны используемой передающей средой.

В соответствии со стандартом IEEE 802.3u для технологии Fast Ethernet в зависимости от применяемого кабеля определены следующие три наименования: 100Base-TX и 100Base-T4 – для витой пары проводников и 100 Base-FX – для оптоволоконного кабеля.

Система 100Base-FT использует две ары проводов: одну для передачи, другую – для приема данных. Спецификация стандарта на физическую среду передачи данных ANSI TP-PMD, на котором основано применение витой пары в 100Base-TX, допускает использование неэкранированной (UTP) категории 5 и экранированной (STP) витых пар.

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

Терминатор

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”

www.ronl.ru

Обзор сетевых архитектур

Тема: ”Обзор сетевых архитектур: Ethernet, Token Ring, ArcNet”.

Содержание.

1.Введение………………………………………………………..3

2.Локальные компьютерные сети:

§  Ethernet…………………………………………………….6

§  ArcNet…………………………………………………… 14

§  Token Ring………………………………………………..17

3.Заключение…………………………………………………….20

4.Используемая литература…………………………………….22Введение.

Локальная сеть представляет собой систему распределенной обработки информации, составляющую как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи.  Компьютеры, входящие в состав сети, выполняют достаточно широкий круг функций, основными из которых являются:

¨     организация доступа к сети;

¨     управление передачей информации;

¨     предоставление вычислительных ресурсов и услуг абонентам сети.

В свою очередь, средства связи призваны обеспечить надежную передачу информации между компьютерами сети.

Конечно, компьютерная сеть может состоять и из двух компьютеров, но, как правило, их число в сети существенно больше. При этом компьютерная сеть не является простым объединением компьютеров, а представляет собой достаточно сложную систему. Любая компьютерная сеть характеризуется (рис. 1) топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами.

Топология компьютерной сети отражает структуру связей между её основными функциональными элементами. В зависимости от рассматриваемых компонентов, принято различать физическую и логическую структуры локальных сетей. Физическая структура определяет топологию физических соединений между компьютерами. Логическая структура определяет логическую организацию взаимодействия компьютеров между собой. Дополняя друг друга, физическая и логическая структуры дают более полное представление о компьютерной сети.

Под сетевыми техническими средствами подразумеваются различные физические устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть.

Протоколы представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети.

Интерфейсы – средства сопряжения функциональных элементов сети. Следует обратить внимание, что в качестве функциональных элементов могут выступать как отдельные устройства, так и программные интерфейсы.

Сетевые программные средства осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс с пользователями. К сетевым программным средствам относятся сетевые операционные системы и вспомогательные (сервисные) программы.

Каждая из составляющих локальных сетей характеризует её отдельные свойства, и только их совокупность определяет всю сеть в целом. Таким образом, выбор локальной сети заключается в выборе её топологии, протоколов, аппаратных средств и сетевого обеспечения. Каждый из этих компонентов является относительно независимым. Например, сети с одинаковой топологией могут использовать различные методы доступа, протоколы и сетевое программное обеспечение. В свою очередь, в разных сетях могут использоваться одинаковые протоколы и (или) сетевое программное обеспечение. Это, с одной стороны, расширяет возможность выбора наиболее оптимальной структуры сети, а с другой – усложняет этот процесс.

Локальные компьютерные сети.

1.Ethernet.

В настоящее время из относительно небольших компьютерных сетей со скоростью передачи до 10 Мбит/с. наиболее широкое распространение получила сеть Ethernet. Эта сеть предназначена для объединения различных учрежденческих (в том числе банковским и офисных) рабочих станций в локальную сеть. Сеть характеризуется низкой стоимостью, простотой наладки и эксплуатации. Для данного типа сетей существует достаточно большой набор программных и аппаратных средств. Успешный опыт эксплуатации сети Ethernet позволил взять её за основу при разработке стандарта IEEE 802.3 для магистральных сетей с множественным доступом, контролем передачи и обнаружением столкновений.

В качестве физической среды стандартом IEEE 802.3 определены два типа коаксиального кабеля, витая пара проводников и оптоволоконный кабель. Соответственно, различают четыре типа спецификации передающей среды: 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T и 10BASE-F. Одной из первых появилась спецификация 10BASE5, определяющая использование толстого коаксиального кабеля с диаметром центрального медного провода 2,17 мм. Спецификация 10BASE2 определяет использование тонкого коаксиального кабеля с диаметром центрального провода 0,89 мм.

Характеристики кабеля оказывают влияние на такие параметры сети, как дальность передачи по кабелю без повторителей, максимальное число станций, подключаемых к одному сегменту и др. Чтобы различить сети на базе  кабелей этих типов. В первом случае говорят о сети толстая Ethernet, а во втором – тонкая Ethernet.

В качестве магистрального кабеля в системе 10BASE5 используется кабель RG –11. Для системы 10BASE2 наиболее часто используется RG–58A/U. Кабель RG-11 характеризуется более высокой надежностью и помехозащищенностью, однако его стоимость существенно больше стоимости кабеля RG-58A/U.

Сети систем 10BASE5 и 10BASE2 различаются также по дальности передачи по кабелю без повторителей (длине сегмента), максимальному числу станций, подключаемых к сегменту, и способу подключения их к коаксиальному кабелю. Так, максимальная длина сегмента, то есть участка сети без дополнительных усилителей (повторителей), для системы 10BASE5 составляет 500 метров. К сегменту допускается подключение до 100 станций. На концах сегмента размещаются терминаторы, предотвращающие возникновение эффекта отраженной волны на конце коаксиального кабеля. Терминатор имеет такое же волновое сопротивление, как и коаксиальный кабель – 50 Ом. Для подключения станций к передающей среде используется специальный приемопередатчик (трансивер) и адаптер. Трансивер выполняет функции модуля связи со средой, обеспечивая прием и усиление электрических сигналов, поступающих из кабеля, и передачу их обратно в коаксиальный кабель и сетевой адаптер. Для повышения надежности сети в трансивере осуществляется гальваническая развязка из четырех пар  проводников, и разъема DB-15 трансивер связан с сетевым адаптером, который размещается внутри рабочей станции. Первая пара проводников используется для передачи сигналов в адаптер, вторая – для приема. Третья пара проводников используется для индикации столкновений кадров, а последняя – для подачи питания на трансивер.

Длина интерфейсного кабеля между адаптером и трансивером может достигать 50 метров. Это позволят в достаточно больших пределах менять месторасположение станций, не затрагивая основной кабель, который прокладывается от одного помещения к другому, как правило, в специальных монтажных коробах. Внутри помещения преимущественно используются трансиверный кабель. Подключение интерфейсного кабеля к адаптеру осуществляется с помощью интерфейса AUI (Attachment Unit Interfase) и стандартного 15-контактного разъема DB-15.

Для сетей системы 10BASE2 максимальная длина сегмента составляет 185 метров, хотя для некоторых типов сетевых адаптеров допускается увеличение этого параметра до 200, а некоторые, для адаптеров ЗСОМ – даже до 300 метров.

Максимальное число станций, подключаемых к сегменту, должно быть не больше 30. Подключение станций осуществляется с помощью T- и BNC-коннектора с волновым сопротивлением 50 Ом.

T-коннектор представляет собой небольшой тройник, который одной стороной подключается к сетевому адаптеру, а двумя другими через BNC-коннекторы – к коаксиальному кабелю. Сетевые коннекторы аналогичны коннекторам для подключения измеряемых устройств к осциллографам.

BNC-коннекторы подсоединяются к коаксиальному кабелю путем распайки, обжима или закрутки. В двух последних случаях используется специальный монтажный инструмент. На свободном конце оконечных рабочих станций должен располагаться специальный терминатор, представляющий собой небольшую заглушку с волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля.

Терминатор используется для поглощения сигналов на концах коаксиального кабеля и предотвращения эффекта отраженной волны. Один из терминаторов (но не оба) должен быть заземлен. Иначе сеть будет работать неустойчиво.

Сетевой адаптер для системы 10BASE2 предполагает наличие встроенного приемопередатчика. Следует заметить, что большинство сетевых адаптеров с целью унификации имеют соответствующие разъемы и могут использоваться и в сети 10BASE2, так и в сети 10BASE5. Адаптеры могут иметь как автономное исполнение и подключаться к компьютеру с помощью интерфейса RS-232С, и встраиваться в компьютер на его системную шину. Автономные адаптеры Ethernet стоят несколько дороже встраиваемых адаптеров и, как правило, применяются в тех случаях, когда невозможно поместить адаптер внутрь компьютера.

В общем, за счет использования относительно дешевого кабеля и отсутствия трансиверов, стоимость сети Ethernet 10BASE2 является более низкой по сравнению с сетью Ethernet 10BASE5, в связи с чем за ней закрепилось название CheapNet (дешевая сеть).

Используя специальные повторители (репитеры), можно объединять между собой до пяти сегментов сети. В этом случае максимальная длина сети Ethernet 10BASE5 составляет 2,5 км, а максимальная длина сети Ethernet 10BASE2 – 1 км. Репитеры могут располагаться в произвольном участке сегмента, образуя сети различной конфигурации – линейной или разветвленной.

Более того, повторители позволяют объединять сети с толстым и тонким кабелем. В настоящее время появились многопортовые повторители, позволяющие объединять несколько сегментов в виде звездообразной структуры. Таким образом, с помощью повторителей может быть реализована топология локальной компьютерной сети, близкая к оптимальной. При этом необходимо соблюдать так называемое правило “5-4-3”. В соответствии с этим правилом можно объединять между собой не более пяти сегментов сети, используя для этого четыре повторителя. Цифра три указывает на то, что к трем сегментам могут быть подключены узлы сети.

Совершенствование сетевых средств, и в первую очередь адаптеров, позволило широко использовать витые пары проводников в качестве передающей среды локальных компьютерных сетей.

Так, в рамках сети Ethernet и, соответственно, стандарта IEEE 802.3 разработана спецификация 10BASE-T, определяющая использование в качестве передающей среды витой пары проводников категории 3 и длиной кабеля до 100 метров. Основным структурным элементом сети является концентратор (Hub), к которому радикальным образом (рис.2) подключаются рабочие станции.       

                    Концентратор 10BASE - T

                    Рис. 2 Структура сети Ethernet стандарта 10BASE - T

Используя несколько концентраторов, можно построить сеть достаточно сложной конфигурации. Например, объединив два концентратора с помощью коаксиального кабеля, можно получить локальную сеть, представленную на рис.3.

                                   Концентраторы 10BASE - T                                   

Коаксиальный кабель

  

                   Рис.3. Структура сети Ethernet с двумя концентраторами    

Для соединения витых пар проводников с концентратором и сетевым адаптером используются стандартные телефонные разъемы RJ-45. По своей структуре и функциональным характеристикам адаптер станции совместим с адаптерами для коаксиального кабеля. В связи с этим в настоящее время с целью унификации выпускаются преимущественно универсальные сетевые адаптеры Ethernet 10BASE5/2/T, оснащенные разъемами DB-15, BNC и RJ-45.

Дальнейшее повышение эффективности сетей Ethernet связывается с использованием коммутирующих концентраторов (switching hub), которые в отличие от обычных (ретранслирующих) концентраторов позволяют рассматривать сегменты сети в качестве отдельных сетей, связанных вместе через интерфейс коммутации пакетов. Коммутирующий концентратор снабжен двумя буферами на каждый подключаемый порт: для принимаемых и передаваемых пакетов. Благодаря этому коммутируемый концентратор работает аналогично узлу коммутации пакетов, принимая и передавая пакеты одновременно между различными парами абонентов. Это, наряду с увеличением производительности, позволяет избежать столкновений пакетов. Компьютерные сети, использующие подобную технологию, получили Switch Ethernet.

Также новым технологическим направлением развития сетей Ethernet является оптоволоконная сеть Ethernet 10BASE-F со скоростью передачи 10 Мбит/с. В качестве передающей среды используется 50- или 100-микронный оптоволоконный кабель. Сеть характеризуется звездообразной топологией, которая поддерживается с помощью оптоволоконных концентраторов. Максимальная длина одного луча (сегмента) составляет 2100 метров.

Подводя итог, следует отметить, что в настоящее время имеется широкий выбор сетевых адаптеров, повторителей и концентраторов, позволяющих создавать сети различного состава и конфигурации. В частности, практически все концентраторы, например IBM 8224, IBM 8271, имеют по несколько входов для подключения сегментов сетей 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T и 10BASE-F.

www.coolreferat.com

Реферат - Обзор сетевых архитектур

В соответствии со стандартом IEEE802.3uдля технологии FastEthernetв зависимости от применяемого кабеля определены следующие три наименования: 100Base-TXи 100Base-T4 – для витой пары проводников и 100 Base-FX– для оптоволоконного кабеля.

Система 100Base-FTиспользует две ары проводов: одну для передачи, другую – для приема данных. Спецификация стандарта на физическую среду передачи данных ANSITP-PMD, на котором основано применение витой пары в 100Base-TX, допускает использование неэкранированной (UTP) категории 5 и экранированной (STP) витых пар.

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-TXна кабеле UTPкатегории 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 ANSITP-PMDв 100Base-TXиспользуется такая же распайка, как и в 100Base-T. Это позволяет заменять соответствующие интерфейсные платы без перепайки или замены кабеля.

  Стандартом 100Base-TXпредусмотрено использование экранированной витой пары с волновым сопротивлением 150 Ом и стандартных девяти штырьковых коннекторов D-типа.

Специализацией 100Base-Tтакже определена длина кабеля до 100 м. При этом допускается использование кабелей UTPкатегорий 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-FXопределяет длину сегмента до 100 м, однако, допустимый диаметр сети равен 412 м. По спецификации 100Base-FXдля 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 RXи TX. Существует много видов волоконно-оптических кабелей, от простых двух волоконных до специальных многоволоконных кабелей. Наиболее часто в сегментах 100Base-FXиспользуется многомодовый кабель MMFс 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 IEEE802.4)

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  Plusработает на скорости 20 Мбит/с. Считается, что на основе ArcNet был разработан стандарт IEEE802.3, однако между ними существует достаточно много отличий. В связи с этим остановимся на рассмотрении сетей стандарта IEEE802.4. 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

<img width=«12» height=«61» src=«ref-1_393699476-248.coolpic» v:shapes="_x0000_s1258">

    продолжение --PAGE_BREAK--

www.ronl.ru

Тема реферата………………………………………………………………… 1

МГУИЭ

Факультет: Машиностроительный

Кафедра: САПР

Дисциплина: Информатика

РЕФЕРАТ на ТЕМУ:

ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ(ЛВС)

Студент: Жуков Е. В.

Курс, группа: 1курс “М-18”

Преподаватель: Серова И. В.

Москва 2002

Содержание: стр:

Содержание…………………………………………………………………… 2

Типы локальных сетей………………………………………………………… 3

ЛВС с выделенным сервером…………………………………………… 5

Одноранговые ЛВС…………………………………………… 6

Архитекртура ЛВС…………………………………………………………… 6

Компоненты сети……………………………………………………………… 9

Чем отличается концентратор от коммутатора……………………… 9

Правила формирования сети……………………………………… 10

Категории витой пары…………………………………………… 12

О сетевых картах…………………………………………………… 12

Решение проблем, связанных с сетевым оборудование… 15

ЛВС в офисе…………………………………………………………… 17

ЛВС в доме……………………………………………………………… 18

В Сеть через... USB……………………………………………… 24

Другие варианты……………………………………………………………… 25

Электросеть в качестве соединительных проводов……… 26

Телефонная проводка а качестве соединительных проводов………………………………………………………………… 27

О подключении домашней сети к интернет……………… 32

Список используемой литературы…………………………… 34

Интернет или, по другому, всемирная сеть - это, конечно, хорошо. Но возможно­сти соединения по ней ограничены "черепашьей" скоростью вашего модема и толщиной вашего кошелька.

Для объединения близко расположенных компьютеров и без использования телефонных линий применяются ЛВС.

В свою очередь уже объединенные в ЛВС компьютеры могут быть подключены к Интернету.

Компьютерные сети можно классифицировать по многим признакам, например по удаленности сетевых узлов.

ТИПЫ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) - это совокупность компью­теров и других средств вычисли­тельной техники (активного сете­вого оборудования, принтеров, ска­неров и т. п.), объединенных с по­мощью кабелей и сетевых адапте­ров и работающих под управлени­ем сетевой операционной системы.

Вычислительные сети создаются для того, чтобы группа пользователей могла со­вместно задействовать одни и те же ресурсы: файлы, принтеры, модемы, процес­соры и т. п. Каждый компьютер в сети оснащается сетевым адаптером, адаптеры

соединяются с помощью сете­вых кабелей и тем самым свя­зывают компьютеры в единую сеть. Компьютер, подключенный к вычислительной сети, называ­ется рабочей станцией или сер­вером, в зависимости от выпол­няемых им функций. Эффектив­но эксплуатировать мощности ЛВС позволяет применение тех­нологии «клиент/сервер». В этом случае приложение делится на две части: клиентскую и сервер­ную. Один или несколько наибо­лее мощных компьютеров сети конфигурируются как серверы приложений: на них выполняются серверные части приложений. Клиентские части выполняются на рабочих станциях; именно на ра­бочих станциях формируются запросы к серверам приложений и обрабатываются полученные результаты.

Различают сети с одним или несколькими выделенными серверами и сети без выделенных серверов, называемые одноранговыми сетями. Рассмотрим сначала локальные сети с выделенным сервером. В сетях с выделенным сервером имен­но ресурсы сервера, чаще всего дисковая память (винчестер), доступны всем пользо­вателям. Серверы, разделяемым ресурсом которых является дисковая память, на­зываются файл-серверами. Можно сказать, что сервер обслуживает все рабочие станции. Файловый сервер обычно используется только администратором сети и не предназначен для решения прикладных задач. Поэтому он может быть оснащен недорогим, даже монохромным дисплеем. Однако файловые серверы почти всегда содержат несколько быстродействующих накопителей. Сервер должен быть высо­конадежным, поскольку выход его из строя приведет к остановке работы всей сети. На файловом сервере, как правило, устанавливается сетевая операционная систе­ма.

На рабочих станциях, как правило, устанавливается обычная операционная сис­тема, например, Windows. Рабочая станция - это индивидуальное рабочее место пользователя. Полноправным владельцем всех ресурсов рабочей станции являет­ся пользователь. В то же время ресурсы файл-сервера разделяются всеми пользо­вателями. В качестве рабочей станции может использоваться компьютер практи­чески любой конфигурации. Но в конечном счете все зависит от тех приложений, которые этот компьютер используют.

Существует несколько признаков, по которым можно узнать, работает компью­тер в составе сети или автономно. Если компьютер является сетевой рабочей станцией, то, во-первых, после его включения появляются соответствующие сооб­щения, во-вторых, для входа в сеть необходимо пройти процедуру регистрации и, в-третьих, после регистрации в нашем распоряжении оказываются новые диско­вые накопители, принадлежащие файловому серверу.

Отметим еще одну важную функцию файлового сервера - управление работой сетевого принтера. Сетевой принтер подключается к файл-серверу, но пользо­ваться им можно с любой рабочей станции. То есть каждый пользователь может отправить на сетевой принтер материалы, предназначенные для печати. Регулиро­вать очередность доступа к сетевому принтер будет файловый сервер.

ЛВС с выделенным сервером.

При выборе компьютера на роль файлового сервера необходимо учитывать сле­дующие факторы:

• быстродействие процессора;

• скорость доступа к файлам, размещенным на жестком диске;

• емкость жесткого диска;

• объем оперативной памяти;

• уровень надежности сервера;

• степень защищенности данных.

Возникает вопрос, зачем файл-серверу высокое быстродействие, если приклад­ные программы выполняются на рабочих станциях? Во время работы большой ЛВС файловый сервер обрабатывает огромное количество запросов на обслужи­вание файлов, а на это затрачивается значительное процессорное время. Для того, чтобы ускорить обслуживание запросов и создать у пользователя впечатление, что именно он является единственным клиентом сети, необходим быстродействую­щий процессор.

Но все же наиболее важным компонентом файлового сервера является диско­вый накопитель. На нем хранятся все файлы пользователей сети. Быстрота досту­па, емкость и надежность накопителя во многом определяют, насколько эффектив­ным будет использование сети.

Сетевые ОС с выделенным файл-сервером обычно имеют более высокую про­изводительность, поскольку они оптимизированы именно под выполнение опера­ций с файлами. В принципе, никаких более важных действий на выделенном файл-сервере не выполняется. Значительного повышения производительности работы сервера можно добиться, увеличивая его оперативную память. В одноранговой сети 128 мегабайт памяти может быть вполне достаточно, в то время как для круп­ной сети с выделенным файл-сервером желательна память объемом 512 и более мегабайт. Если файловый сервер снабжен оперативной памятью достаточного объе­ма, то он имеет возможность именно в оперативной памяти хранить те области дискового пространства, к которым обращаются наиболее часто. Такой метод хо­рошо известен, часто применяется для ускорения доступа к данным на обычных ПК и называется методом кэширования. Ведь если идет обращение к файлу, данные которого в данный момент находятся в кэше, сервер может передать искомую ин­формацию, не обращаясь к диску. В результате этого будет достигнут значитель­ный временной выигрыш.

Сетевой адаптер, установленный на файловом сервере - это такое устройство, через которое проходят практически все данные, функционирующие в локальной сети. В связи с этим необходимо, чтобы этот адаптер работал быстро. Сетевой адаптер становится более быстродействующим в результате, во-первых, повыше­ния его разрядности и, во-вторых, увеличения объема его собственного ОЗУ. На файл-сервере должен быть установлен сетевой адаптер для шины PCI, что позво­ляет поддерживать высокую скорость передачи данных.

Одноранговые ЛВС.

В одноранговых сетях любой компьютер может быть и файловым сервером, и рабочей станцией одновременно. Преимущество одноранговых сетей заключает­ся в том, что нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. Следовательно, в одноранговых сетях каж­дый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме.

Затраты на организацию одноранговых вычислительны сетей относительно не­большие, Однако при увеличении числа рабочий станций эффективность их ис­пользования резко уменьшается Пороговое значение числа рабочих станций со­ставляет, по оценкам фирмы Novell, 25-30. Поэтому одноранговые сети использу­ются только для относительно небольших рабочих групп.

Архитектура ЛВС.

Различают три наиболее распространенные сетевые архитектуры, которые используются и для одноранговых сетей и для сетей с выделенным файл-сервером. Это так называемые шинная, кольцевая и звездооб­разная структуры.

В случае реализации шин­ной структуры все компьютеры связываются в цепочку. Причем на ее концах надо разместить так называемые терминаторы, служащие для гашения сигна­ла. Если же хотя бы один из компьютеров сети с шинной структурой оказывается неисправным, вся сеть в це­лом становится неработоспособной. В сетях с шинной архитектурой для объеди­нения компьютеров используется тонкий и толстый кабель. Максимальная теоре­тически возможная пропускная способность таких сетей составляет 10 Мбит/с, Такой пропускной способности для современных приложений, использующих ви­део- и мультимедийные данные, явно недостаточно, Поэтому почти повсеместно применяются сети с звездообразной архитектурой.

Для построения сети с звездообразной архитектурой в центре сети необходи­мо разместить концентратор. Его основная функция - обеспечение связи между компьютерами, входящими в сеть. То есть все компьютеры, включая файл-сервер, не связываются непосредственно друг с другом, а присоединяются к концентрато­ру. Такая структура надежнее, поскольку в случае выхода из строя одной из рабо­чих станций все остальные сохраняют работоспособность. В сетях же с шинной топологией в случае повреждения кабеля хотя бы в одном месте происходит раз­рыв единственного физического канала, необходимого для движения сигнала. Кроме того, сети с звездообразной топологией поддерживают технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, что позволяет увеличить пропускную способность сети в десятки и даже сотни раз (разумеется при использовании соответствующих сетевых адап­теров и кабелей).

Кольцевая структура используется в основном в сетях Token Ring и мало чем отличается от шинной. Также в случае неисправности одного из сегментов сети вся сеть выходит из строя. Правда, отпадает необходимость в использовании тер­минаторов.

Всети любой структуры в каждый момент времени обмен данными может про­исходить только между двумя компьютерами одного сегмента. В случае ЛВС с выделенным файл-сервером - это файл-сервер и произвольная рабочая станция; в случае одноранговой ЛВС - это любые две рабочие станции, одна из которых выполняет функции файл-сервера. Упрощенно диалог между файл-сервером и рабочей станци­ей выглядит так: открыть файл - подтвердить открытие файла; пере­дать данные файла - пересылка дан­ных; закрыть файл – подтверждение закрытия файла. Управляет диалогом сетевая операционная система, клиентские части которой должны быть установлены на рабочих стан­циях.

Остановимся подробнее на прин­ципах работы сетевого адаптера. Связь между компьютерами ЛВС физически осуществляется на осно­ве одной из двух схем - обнаруже­ния коллизий и передачи маркера. Метод обнаружения коллизий ис­пользуется стандартами Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, а передачи маркера - стандартом Token Ring. В сетях Ethernet адаптеры непрерывно находятся в состоянии прослушивания сети. Для передачи данных сервер или рабочая станция должны дождаться освобожде­ния ЛВС и только после этого приступить к передаче. Однако не исключено, что передача может начаться несколькими узлами одного сегмента сети одновремен­но, что приведет к коллизии. В случае возникновения коллизии, узлы должны по­вторить свои сообщения. Повторная передача производится адаптером самосто­ятельно без вмешательства процессора компьютера. Время, затрачиваемое на пре­одоление коллизии, обычно не превышает одной микросекунды. Передача сооб­щений в сетях Ethernet производится пакетами со скоростью 10, 100 и 1000 Мбит/с. Естественно, реальная загрузка сети меньше, поскольку требуется время на под­готовку пакетов. Все узлы сегмента сети принимают сообщение, передаваемое компьютером этого сегмента, но только тот узел, которому оно адресовано, посы­лает подтверждение о приеме. Основными поставщиками оборудования для се­тей Ethernet являются фирмы 3Com, Bay Networks (недавно компания Nortel купила Bay Networks), CNet.

ВЛВС с передачей маркера сообщения передаются последовательно от одно­го узла к другому вне зависимости от того, какую архитектуру имеет сеть - кольце­вую или звездообразную. Каждый узел сети получает пакет от соседнего. Если данный узел не является адресатом, то он передает тот же самый пакет следую­щему узлу. Передаваемый пакет может содержать либо данные, направляемые от одного узла другому, либо маркер. Маркер - это короткое сообщение, являющееся признаком незанятости сети. В том случае, когда рабочей станции необходимо передать сообщение, ее сетевой адаптер дожидается поступления маркера, а за­тем формирует пакет, содержащий данные, и передает этот пакет в сеть. Пакет распространяется по ЛВС от одного сетевого адаптера к другому до тех пор, пока не дойдет до компьютера-адресата, который произведет в нем стандартные изме­нения. Эти изменения являются подтверждением того, что данные достигли адре­сата. После этого пакет продолжает движение дальше по ЛВС, пока не возвратит­ся в тот узел, который его сформировал. Узел - источник убеждается в правильно­сти передачи пакета и возвращает в сеть маркер. Важно отметить, что в ЛВС с передачей маркера функционирование сети организовано так, что коллизии возникнуть не могут. Пропускная спо­собность сетейToken Ring равна 16 Мбит/с. Оборудование для сетей Token Ring производит IBM, 3Com и некото­рые другие фирмы.

studfiles.net

Смотрите также

• 
  Лоуренс клейн нобелевская премия реферат
• 
  Реферат философские проблемы теории относительности
• 
  Реферат органическая химия в медицине
• 
  Шатунно поршневая группа тепловоза реферат
• 
  Реферат политическая программа владимира мономаха
• 
  Подвижной состав лесовозных дорог реферат
• 
  Социальная ингибиция и фасилитация реферат
• 
  Законодательство россии о предпринимательстве реферат
• 
  Проявление творческих способностей реферат психология
• 
  Чудеса строительства в россии реферат
• 
  Масленица история возникновения праздника реферат