Назначение ЭМ ВОС. Методы доступа в ЛВС. Стандарт Сети Token Ring

     На  этом уровне работают концентраторы (хабы), повторители (ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы.

     Функции физического уровня реализуются  на всех устройствах, подключенных к  сети. Со стороны компьютера функции  физического уровня выполняются  сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся  физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие  свойства среды сети передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач  данных и т. п. Стандартными типами сетевых  интерфейсов, относящимися к физическому  уровню, являются: V.35, RS-232C, RS-485, RJ-11, RJ-45, разъемы AUI и BNC.

     Протоколы: IRDA, USB, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, Ethernet (включая 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-TX, 100BASE-FX, 100BASE-T, 1000BASE-T, 1000BASE-SX и другие), 802.11Wi-Fi, DSL, ISDN, SONET/SDH, GSM Um radio interface, IEEE 802.15, ITU и ITU-T, Firewire, TransferJet, Etherloop, ARINC 818, G.hn/G.9960. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Базовые топологии компьютерных локальных  сетей 

     Локальная сеть представляет собой сборище  некоторого количества компьютеров, которые  расположены на небольшом расстоянии друг от друга. Но в данной лекции мы будет рассматривать основные базовые  топологии сети. Давайте для начала разберемся, что мы будем понимать под этим.

     И так, под топологией компьютерных сетей  мы будем понимать физическое расположение компьютеров относительно друг друга  в сети и способу их соединения между собой. Так же вы должны понимать, что топология локальных сетей  всегда относиться именно к локальным  сетям (для запоминания буду указывать  данный аспект в названии). Просто в  глобальных сетях базовая топология  сети не важна, так как мы знаем, что  сети с коммутацией пакетов передают данные по различным маршрутам, да и  базовые топология сети (глобальной) скрыта от наших глаз. 

Топология компьютерных локальных сетей определяет такие параметры как:

• надежность работы
• возможность расширения сети
• управление обменом данных
• выбор кабельной линии связи

 

     С математической точки зрения под  топологией локальных сетей подразумевается  граф, где вершинами является персональные компьютеры и различное коммуникационное оборудование, а ребрами являются как раз таки виды физической связи  устройств. Но у нас не математика, поэтому графы в топологии  компьютерных локальных сетей называются рабочими станциями, о которых мы говорили на ранних лекциях. 

     Топология сети общая шина

     

     На  рисунке все компьютеры подключены к общей шине или магистрали (провод, который соединяет все ПК в  одну локальную сеть). Главной отличительной  чертой топологии сетей общая  шина является равноправие всех рабочих  станций, т.е. компьютеров, а поддерживаемым видом связи является полудуплексная связь (т.е. поочередным обмен данными  по одному и тому же каналу передачи данных). Давайте не заходить вглубь, а сразу перейдем к достоинствам и недостаткам топологии сети общая шина.

        Достоинства топологии сети общая шина

• надежность сети очень высокая

     Очевидно, что при выходе из стоя любого компьютера, основная линия связи останется  цела и сможет легко функционировать.

• возможность полноценной передачи информации

     Данный  пункт подразумевает, что происходит передача пакетов абсолютно всем подсоединенным компьютерам, т.е. не надо множество раз отправлять данные на каждый компьютер в сети.

• легкая расширяемость

     Для увеличения количества компьютеров  в сети достаточно просто подключить его к нашей общей шине и  вуаля. Т.е. даже ребенок сможет с данной технологией совладать.

• легкость в управлении

     Контроль  над сетью так же не является особо  сложным элементом в топологии  сети общая шина, поэтому ставим очередной плюс. 
 

     Недостатки  топологии сети общая  шина

     Мы  с вами познакомились с общими принципами топологии сети общая  шина и с преимуществами. Теперь можно и поговорить о недостатках  данной топологии.

• обрыв шины

     Если  выходит из строя компьютера (рабочая  станция), то это поправимо, а вот  обрыв шины (главного проводка, на котором  и держится вся технология) ведет  к неминуемой гибели всей сети.

• сложность нахождения поломки

     У нас абсолютно все сетевые  адаптеры находятся в рабочем  состоянии, поэтому процесс нахождения неисправного сетевого оборудования на нише является очень трудным.

• сложность сетевой кары

     Сетевая карта при топологии сети общая  шина устроена сложнее, так как ей приходится дополнительно бороться с различными коллизиями, возникающими в сети.

• Терминаторы. Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы (terminators), поглощающие эти сигналы. Все концы сетевого кабеля должны быть к чему-нибудь подключены, например к компьютеру или к баррел-коннектору — для увеличения длины кабеля. К любому свободному — неподключенному — концу кабеля должен быть подсоединен терминатор, чтобы предотвратить отражение электрических сигналов..

     чтобы не возникало отражений, обязательно  на концах кабеля должны присутствовать терминаторы, что само по себе несет  дополнительную трудность.

     Вот мы и рассмотрели основные достоинства  и недостатки топологии сети - общая  шина. Я могу сказать, что именно данную топологию используют во многих школах, так как она действительно  не требует особых умений и специальных знаний в области телекоммуникационных систем. Далее мы познакомимся с двумя оставшимися топологиями и так же рассмотрим их преимущества и недостатки. 

     Топология сети звезда

     Мы  уже с вами рассматривали иерархическую  структуру построения, так вот  топология сети звезда является как  бы частным случаем данной структуры. Т.е. в центре стоящее устройство выполняет функции коммутатора (switch): соединяет компьютеры друг с другому, естественно после подачи сигнала одним из них. 

     

 

     Как мы видим из рисунка, центральным  звеном в топологии сети звезда выступает  концентратор, но на данном месте может  находиться и еще один компьютер. Надо заметить, что у главной части  топологии сети звезда состав оборудования более мощный и, конечно же, более  сложный, т.к. все функции выполняются  именно на нем.

     Если  центральным звеном в топологии  сети звезда является концентратор, то происходит передача информации сразу  всех рабочим станциям локальной  сети, т.е. кроме отсутствия магистрали у нас будет топология сети общая шина. А вот с компьютером  в центре все происходит централизованно  и различные конфликты, при передаче данных от одной рабочей станции  к другой, становятся просто неосуществимы. И ни о каком равноправии, как в предвидущей топологии говорить не приходится, ведь именно главный элемент управляет и контролирует все происходящее.

     Давайте поговорим о надежности топологии  сети звезда. Выход из рабочего состояния  одного из звеньев нашей топологии  ни как не повлияет на работу всего  механизма звезды, а вот выход  из строя центрального компонента убивает  сразу все локальную сеть. Поэтому  необходимо уделять самое пристальное  внимание именно центральной части  топологии локальной сети звезда. 

        Положительные стороны топологии сети звезда

• понятная структура
• простой контроль за надежностью

 
 

     Проблемы  топологии сети звезда

     Мы  изучаем в каждой топологии сети ее проблемы. Но зачем это нужно? А дело все в том, что для  каждой определенной цели существуют свой набор предпочтений, которые  являются наиболее важными. Т.е. и вы можете, исходя из преимуществ и  недостатков, определить какая же топология  вам наиболее подходит. А теперь давайте рассмотрим основные проблемы, которые существуют у топологии  сети звезда:

• ограничение количества узлов

     В топологии сети звезда у главного звена может быть 8 или 16 портов, поэтому  множество компьютеров подключить невозможно. Но сразу замечу, что  данная проблема решается путем подсоединения  дополнительного центрального узла:

• затухание сигналов

     Надо  отметить, что проблему затухания  сигналов проще решить именно в топологии  сети звезда, чем в общей шине, так как центральный элемент  передает сигналы с одинаковой амплитудой, что логично.

• использование не по max канала связи
• сложность реализации

 

     Вся сложность в топологии сети звезда ложиться на главное звено, в котором  очень сложно реализовать сразу  кодовое и скоростное преобразования, когда у нас будут разнородные  сети. 

     Топология сети кольцо 

     Давайте начнем с нашей топологией общая  шина, вот она на рисунке:

     Мы  просто соединяем наши концы магистрали друг с другом. И вот что у  нас выходит (уж как смог нарисовать):

     

     На  рисунке уже изображена топология  сети кольцо. Т.е. теперь у нас каждый персональный компьютер подсоединен  к соседним компьютерам. И, соответственно, в топологии сети кольцо передавать данные он может только переднему  соседу, а получать только от заднего  соседа. Этим мы экономим общую рабочую  силу, так как в сети при приеме и при передаче работает только один приемник и один передатчик.

     Топология сети кольцо отличается от остальных  тем, что выполняет функции повторителя (происходит ретрансляция приходящего  сигнала на каждой рабочей станции). От звезды наша топология сети кольцо отличается еще и тем, что нет  явно выраженного центрального элемента, хотя один компьютер и является управляющим  в нашей локальной сети.

     Так же из-за отсутствия центрального элемента и соединенной магистрали, топология  сети кольцо является более устойчивой, чем пройденные топологии. И свободно можно управляться с большим  объемом передаваемых данных, ведь у нас нет ни каких промежуточных  звеньев цепи, да и не могут появиться  различные коллизии в нашей локальной  сети.

     К сожалению, выход хотя бы одного персонального  компьютера из строя рушит полностью  всю нашу топологию сети кольцо. Для обеспечения дополнительной надежности прокладывают вторую линию  передачи данных, параллельную основной. Это способствует передачи данных в  разные стороны: 

       

     В топологии сети кольцо данное решение  в разы увеличивает надежность сети, и происходит увеличение передачи данных. Вот мы и рассмотрели все основные используемые топологии сетей. Надо заметить, что существуют и еще  их разновидности, которые представляют собой просто смесь из пройденных топологий. Например, топологию сети кольцо частенько в фирмах применяют  совместно с топологией сети звезда. Т.е. каждый отдел является кольцом, от которого отходит магистраль к  главному компьютеру, образуя звезду. 

     Не  случайно мы рассмотрели все три  базовые топологии компьютерных локальных сетей и не выделили лучшей. Это сделано из-за того, что  в каждом конкретном случае может  подходить конкретная топология. Это  может быть связанно и со структурой сети, и с денежными возможностями  компании и множества других причин.

 

 Формат  протокола стандарта сети Ethernet и принцип работы 

Ethernét (этернет, от лат. aether — эфир) — пакетная технология компьютерных сетей, преимущественно локальных. 

Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 90-х годов прошлого века, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet, FDDI и Token ring.