Локальные вычислительные системы

     Недостатки  сети:

• высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер;
• зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;
• меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.

     Сети  с выделенным сервером являются наиболее распространенными у пользователей  компьютерных сетей. Сетевые операционные системы для таких сетей –  LANServer (IBM), Windows NT Server версий 3,51 и 4,0 и NetWare (Novell).

2. Классификация ЛВС

     В качестве классифицирующих признаков  ЛВС используются такие категории, как сфера применения, функциональное назначение, размеры, вид трафика, топология, физическая среда, метод доступа  к среде, используемое программное  обеспечение.

2.1. Физическая среда

     Физическая  среда представляет собой физический материал, на котором размещается  и по которому передается информация:

• витая пара;
• многожильный кабель;
• коаксиальный кабель;
• волоконно-оптический кабель;
• радиоканал;
• инфракрасный канал;
• микроволновый канал.

При выборе типа физической среды учитывают  следующие показатели:

• стоимость монтажа и обслуживания;
• скорость передачи информации;
• ограничения на величину расстояния передачи информации без дополнительных усилителей;
• безопасность передачи данных.

     Главная проблема заключается в одновременном  обеспечении этих показателей. Например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным  расстоянием передачи данных, при  котором еще обеспечивается требуемый  уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.

     Характеристики  наиболее распространенных типов физической среды ЛВС приводятся в следующей  таблице:

Витая пара

     Наиболее  дешевым кабельным соединением  является витое двухжильное проводное соединение, называемое "витой парой" (twisted pair). Конструктивно такая среда представляет из себя оболочку, внутри которой содержится одна или несколько свитых в виде спирали пар проводников.

     Витая пара позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и простота монтажа. Обычно применяются в кольцевых сетях с использованием усилителей, или повторителей (repeater).

     Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую  пару, т.е. витую пару, помещенную в  экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее по цене к коаксиальному кабелю.

Достоинства:

• надежность;
• простота конструкции и монтажа;
• низкая цена.

Недостатки:

• простота несанкционированного доступа;
• чувствительность к электромагнитным помехам.

 

Многожильные  кабели

     Отдельные жилы такого кабеля могут использоваться для различных целей. Передача данных по параллельным линиям увеличивает  пропускную способность среды, что  позволяет увеличить скорость передачи по всему кабелю. При этом скорость передачи по одному проводу сохраняется небольшой, что снимает проблемы отражения сигналов, упрощает и удешевляет схемы интерфейсов.

Недостатки:

• необходимость экранирования;
• высокая стоимость.

Коаксиальный  кабель

     Состоит из центрального проводника, окруженного слоем изоляционного материала, проводящего экрана и внешней оболочки. Экранирование помогает решить проблемы с излучением проводников, так как провод может действовать как антенна.

     Коаксиальный  кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с.

Достоинства:

• надежность;
• простота конструкции;
• умеренная масса.

Существует  несколько модификаций коаксиального  кабеля.

     Широкополосный  коаксиальный кабель невосприимчив  к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется повторитель. Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с конфигурацией "шина" или "дерево" коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).

     Ethernet-кабель  также является коаксиальным  кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще "толстый  Ethernet" (thick Ethernet) или "желтый  кабель" (yellow cable). Он использует 15-контактное  стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общая протяженность сети Ethernet составляет около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

     Более дешевым, чем "толстый Ethernet", является Cheapernet-кабель, или, как его часто  называют, "тонкий Ethernet" (thin Ethernet). Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит в секунду.

     При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую  стоимость и требуют минимальных  затрат при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительного экранирования не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors).

     Расстояние  между двумя рабочими станциями  без повторителей может достигать максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеле составляет около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и используется как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала

Волоконно-оптический кабель

     Проводящей  средой кабеля является сверхпрозрачное  стекловолокно. Такой тип среды  называют также оптопроводником  или стекловолоконным кабелем. Применяется  в кольцевой и звездообразной конфигурациях ЛВС.

     Скорость  распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление - более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Конструкция кабелей предусматривает противоподслушивающую защиту, так как техника ответвлений в волоконно-оптических кабелях очень сложна.

Достоинства:

• высокая скорость передачи;
• высокая помехозащищенность;
• защита от несанкционированного доступа.

Недостатки:

• высокая стоимость;
• сложность подключения новых станций;
• невозможность передачи электроэнергии для питания повторителей;
• ослабление сигналов;
• однонаправленность передачи.

Эфир

     Физическая  среда может быть организована в  виде радио-, инфракрасных и микроволновых  каналов.

     Радиоканалы. Мало используются в ЛВС из-за экранированности зданий, узкой полосы частот, низких скоростей. Достоинством является отсутствие кабелей, и следовательно, возможность обслуживать мобильные станции.

     Инфракрасный  канал. Основное достоинство - нечувствительны  к электромагнитным помехам. Недостаток такого канала ? работа только на расстоянии прямой видимости.

     Микроволновый канал. По сравнению с инфракрасными каналами микроволновые обеспечивают более высокую скорость на расстоянии 15-20 км (при прямой видимости).

2.2. Типовые топологии ЛВС.

     Вычислительные  машины, входящие в состав ЛВС, могут  быть расположены самым случайным образом на территории, где создается вычислительная сеть. Следует заметить, что для способа обращения к передающей среде и методов управления сетью небезразлично, как расположены абонентские ЭВМ. Поэтому имеет смысл говорить о топологии ЛВС.

     Топология ЛВС – это усредненная геометрическая схема соединений узлов сети.

     Топологии вычислительных сетей могут быть самыми различными, но для локальных  вычислительных сетей типичными  являются всего три: кольцевая, шинная, звездообразная.

     Иногда  для упрощения используют термины – кольцо, шина и звезда. Не следует думать, что рассматриваемые типы топологий представляют собой идеальное кольцо, идеальную прямую или звезду.

     Любую компьютерную сеть можно рассматривать  как совокупность узлов.

     Узел – любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети.

     Топология усредняет схему соединений узлов  сети. Так, и эллипс, и замкнутая  кривая и замкнутая ломаная линии  относятся к кольцевой топологии, а замкнутая ломаная линия  – к шинной.

     Кольцевая топология предусматривает соединение узлов сети замкнутой кривой – кабелем передающей среды. Выход одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.

     Кольцевая топология является идеальной для  сетей, занимающих сравнительно небольшое  пространство. В ней отсутствует  центральный узел, что повышает надежность сети. Ретрансляция информации позволяет использовать в качестве передающей среды любые типы кабелей.

     Последовательная  дисциплина обслуживания узлов такой  сети снижает ее быстродействие, а  выход из строя одного из узлов  нарушает целостность кольца и требует  принятия специальных мер для сохранения тракта передачи информации.

     Шинная топология – одна из наиболее простых. Она связана с использованием в качестве передающей среды коаксиального кабеля. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не транслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано. Дисциплина обслуживания параллельная.

     Это обеспечивает высокое быстродействие ЛВС с шинной топологией. Сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам. Сеть шинной топологии устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.

<