4.3.3. базовые конфигурации локальных вычислительных сетей

4.3.3. базовые конфигурации локальных вычислительных сетей

В базовых конфигурациях обычно используются весьма простые процедуры доступа сетевых станций к общей передающей среде, которая образуется с помощью общей шины, звездообразной структуры, кольца или некоторого их сочетания. Стандартами таких сетей в настоящее время являются протоколы сетей ArcNet, Token Ring и Ethernet, основополагающие требования к которым сформированы комитетом 802 IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers).

Несколько однотипных локальных сетей могут образовывать более сложные структуры посредством общих сетевых узлов-«мостов». Разнотипные же по используемым в них протоколах сети могут объединяться между собой с помощью общих узлов-«шлюзов».

ArcNet

Разработанный фирмой Datapoint в начале 1970-х годов стандарт ArcNet (IEEE 802.4) в настоящее время уже устарел и практически не используется. Станции сети ARCnet (персональные компьютеры), каждая из которых имеет уникальный физический адрес (номер от 0 до 255), соединяются между собой одним из двух способов — в виде «шины» или «распределенной звезды». Логически эта сеть, независимо от ее физической конфигурации, является «кольцом».

Файл-сервер сети циклически опрашивает станции (в порядке возрастания их номеров) на предмет их готовности к передаче данных. Данный опрос станций имеет вид перемещаемого по кольцу пакета (0,5 кбайта), который называется жетоном (token) разрешения на передачу. Жетон бывает пустым или содержит данные, передаваемые на опрашиваемую станцию. Получив жетон, станция может передать собственный пакет. Детерминированная процедура доступа данного протокола обеспечивает сети устойчивую работу при возникновении перегрузок. Однако скорость передачи в сети ARCnet не превышает 2,5 Мбит/с и не может считаться в современных условиях приемлемой.

Token Ring

Стандарт Token Ring (IEEE 802.2), предложенный фирмой IBM в 1984 г., представляет собой более совершенную схему реализации детерминированного метода управления доступа к сети с помощью жетона разрешения. Каждый из физически связанных в «кольцо» узлов сети Token Ring передает пакет с жетоном по кругу. Особенностью Token Ring является то, что к узлам может быть подключено несколько станций. Однако в целом принцип эстафетной передачи жетона по кольцу не нарушается. Каждый из узлов циклически опрашивает свои станции. Отдельная станция передает свой пакет информации, только получив свободный жетон. Для соединения узлов сети Token Ring в настоящее время используется экранированная (STP) или неэкранированная (UTP) витая пара.

Скорость передачи данных в сети Token Ring составляет всего 4 или 16 Мбит/с. Однако основным ее недостатком является относительно высокая стоимость.

Ethernet

Наибольшее распространение получил более дешевый вариант стандарта Ethernet (IEEE 802.3), разработанный фирмой Xerox. Логически эта сеть представляет собой «шину», с помощью которой каждый узел связан со всеми другими. Физически же данная сеть может быть «звездой» или несколькими «звездами», соединенными общей магистралью. Для соединения станций в настоящее время в основном применяется неэкранированная витая пара, которая практически вытеснила в ЛВС популярный ранее коаксиальный кабель.

Самая яркая особенность сети Ethernet — используемый в ней недетерминированный метод множественного доступа с контролем несущей и устранением коллизий (CSMA/CD). Сеть здесь всегда готова принять сообщение от любого узла. Однако перед отправкой информационного пакета станция сначала убеждается, что никто другой не работает в сети. Если две или более станций одновременно начинают передачу, возникает коллизия. Передающие информацию станции обнаруживают ее и прекращают функционировать. Повторная попытка станции отправить данные возобновляется через случайный интервал времени. Постоянно прослушивая сеть, каждая из станций обнаруживает и принимает посылаемые ей пакеты. В качестве аналогии данной схемы часто упоминается способ попарного общения группы воспитанных людей, находящихся в темной комнате.

Теоретически скорость передачи данных в сети Ethernet составляет 10 Мбит/с. Однако коэффициент практического использования пропускной способности кабельной системы в этой сети составляет всего 35\%. Недетерминированный метод доступа уменьшает задержки при небольшой сетевой нагрузке, но при перегрузке сети коллизии и задержки существенно возрастают.

Высокоскоростные локальные сети

Дальнейшим развитием технологии Ethernet явился новый стандарт Fast Ethernet, также известный как 100Base-T и 100Base-X технологии, обеспечивающие скорость передачи данных до 100 Мбит/с как по витой паре категории 5, так и по оптоволоконному кабелю. Данное экстенсивное расширение стандарта IEEE 802.3 активно продвигается компаниями 3Com, Sun и др.

Альтернативным вариантом организации скоростной (100 Мбит/с) ЛВС является новая 100VG AnyLAN-технология, продвигаемая компаниями Hewlett-Packard, AT&T и IBM. Данная технология определена стандартом IEEE 802.12, который также считается высокоскоростным расширением стандарта IEEE 802.3. Однако эта технология лишь формально поддерживает передачу пакетов в стандарте Ethernet. Фактически здесь предполагается древовидная сетевая топология и детерминированный циклический опрос станций.

В настоящее время существуют еще более скоростные, но и более дорогие варианты организации локальных вычислительных сетей в виде распределенного двойного кольца на базе оптоволоконных каналов (вариант FDDI) и витой пары (вариант CDDI). Кроме того, в последние годы активно разрабатывается новая технология сетевых коммуникаций — ATM. Данные варианты построения применяются в больших корпоративных вычислительных сетях.