Сравнение сетевых архитектур. Классификация компьютерных сетей по степени географического распространения
При всём многообразии конкретных реализаций современных информационных сетей, абсолютное большинство из них имеет в своей основе ту или иную типовую архитектуру.
На сегодняшний день принято определять пять типовых архитектур построения информационных сетей:
· архитектура терминал-главный компьютер ;
· одноранговая архитектура;
· архитектура клиент-сервер ;
· архитектура компьютер-сеть ;
· архитектура интеллектуальной сети .
Следует отметить, что в рамках каждой из типовых архитектур существует определённое разнообразие подходов к реализации сетевой архитектуры, но в основе своей все они укладываются в границы той или иной базовой концепции построения информационной сети, из числа упомянутых выше.
3.1. АРХИТЕКТУРА ТЕРМИНАЛ-ГЛАВНЫЙ КОМПЬЮТЕР
Архитектура «терминал-главный компьютер» (terminal-host computer architecture, англ. ) – концепция построения информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется в одном либо группе главных компьютеров.
Эта архитектура определяет два типа оконечного сетевого оборудования (Data Terminal Equipment – DTE ). Первый из них осуществляет хранение данных, их обработку, маршрутизацию в сети, управление сетью. Этот тип представлен так называемыми главными (центральными ) компьютерами или мэйнфреймами (mainframe, англ. ). Главные компьютеры в общем случае через мультиплексоры-демультиплексоры взаимодействуют со вторым типом оконечного оборудования – терминалами (рис.3.1.), задачами которого являются:
· передача мэйнфрейму команд на организацию сеансов и выполнение заданий;
· ввод в мэйнфрейм данных, необходимых для выполнения заданий;
· получение от мэйнфрейма результатов проведенных расчетов.
Главный компьютер с группой терминалов образуют централизованный комплекс обработки данных. Здесь функции взаимодействия партнеров (мэйнфрейма и терминалов) резко асимметричны.
Во время появления рассматриваемой архитектуры Персональных Компьютеров (ПК) ещё не было. Поэтому, неравноправие партнёров определялось сложностью и дороговизной выпускавшихся базовых компьютеров, а также стремлением упростить оборудование, находящееся на рабочих местах специалистов, сделать его малогабаритным и экономически выгодным. В сети используется один тип ОС, на котором работает мэйнфрейм.
Мэйнфрейм – классический пример централизации вычислений, поскольку в едином комплексе сконцентрированы все информационные и вычислительные ресурсы, хранение и обработка огромных массивов данных.
Основные достоинства централизованной архитектуры «терминал-главный компьютер» обусловлены простотой администрирования и защиты информации. Все терминалы были однотипными, а, следовательно, устройства на рабочих местах пользователей вели себя предсказуемо и в любой момент могли быть заменены. Затраты на обслуживание терминалов и линий связи легко прогнозировались.
Классическим примером архитектуры сети с центральным компьютером является известная сеть ALOHA (привет, гавайский яз. ), представляющая собою сеть Гавайского университета. Сеть начала работать в 1970г. Она обеспечивала связь между центральной вычислительной машиной, расположенной в Гонолулу, и терминалами, расположенными на всех островах Гавайского архипелага. Сеть ALOHA не использовала мультиплексоры-демультиплексоры. Вместо них для связи были выделены два радиочастотных канала: один отводился для передачи сообщений от мэйнфрейма к терминалам, второй – в обратном направлении. Разделение второго канала между терминалами осуществлялось по методу случайного доступа.
В сетях рассматриваемой архитектуры постепенно терминалы заменялись ПК. Вследствие этого, часть функций обработки данных, ранее выполнявшихся мэйнфреймами, переходила на ПК. Помимо этого, с центральных компьютеров также снимались задачи коммутации и маршрутизации, которые передавались узлам коммутации. Вместо мультиплексоров-демультиплексоров стало использоваться специальное коммуникационное оборудование (DCE).
В результате, постепенно архитектура «терминал-главный компьютер» в её чистом виде была преимущественно вытеснена другими архитектурами и, прежде всего, архитектурой «клиент-сервер».
3.2. ОДНОРАНГОВАЯ АРХИТЕКТУРА СЕТИ
Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture ) – концепция информационной сети, в которой каждая рабочая станция может предоставлять и потреблять ресурсы. Иногда такую сеть (архитектуру) называют пиринговой .
Архитектура одноранговой сети характеризуется тем, что в ней все рабочие станции (компьютеры) равноправны (рис.3.2)и их обращение к ресурсам друг друга является симметричным. Благодаря этому, пользователь может выполнять распределенную обработку данных, работать с прикладными программами, внешними устройствами, а также файлами, находящимися в любых системах. Одноранговая архитектура обеспечивает:
· подключение одноранговой сети в качестве единого клиента к большой локальной сети, основанной на архитектуре клиент-сервер ;
· облегченную организацию телеконференций.
Роль, которую играет каждый компьютер во взаимодействиях с другими компьютерами сети при предоставлении некоторого сервиса, не фиксируется, как это имеет место, например, в архитектуре «клиент-сервер», а зависит от контекста выполняемой операции и от характеристик текущей ситуации. В одних случаях компьютер может быть сервером, в других - клиентом.
Эта архитектура характеризуется простотой организации сети, легко расширяется.
Основными преимуществами одноранговой архитектуры перед архитектурами «терминал-главный компьютер» и «клиент-сервер» выступают низкая стоимость, простота эксплуатации и хорошее отражение реального процесса работы групп пользователей. Именно здесь предоставляются удобные формы передачи данных друг другу и извлечения необходимых программ и данных из всех компьютеров сети.
Использование одноранговой архитектуры не исключает применение в этой же сети также элементов архитектур других типов. В таком случае принято говорить об интегральной архитектуре , при использовании которой одни виды взаимодействия происходят при выполнении симметричных, а другие – несимметричных (относительно объектов сети) протоколов.
На этапе раннего развития персональных компьютеров одноранговая сеть с равноправными узлами была общепринятым способом совместного использования файлов и периферийных устройств. Одноранговые сети потребляют достаточно мало ресурсов компьютера, однако интенсивная работа в сети существенно замедляет непосредственную работу пользователя на сервере.
Основные ограничения для одноранговых сетей следующие:
· Количество компьютеров в одноранговой сети должно быть в пределах 10 – 30, в зависимости от интенсивности обмена информационными сообщениями в сети.
· Не принято использовать рабочие станции, связанные одноранговой сетью, в качестве серверов приложений . Эти сети предназначены для разделения таких ресурсов, как файлы, многопользовательские базы данных, периферийное оборудование (принтеры, сканеры и др.).
· Работа приложений на компьютере, служащем сервером в одноранговой сети, ухудшается, когда ресурсы этого компьютера используются другими. Можно управлять степенью ухудшения производительности, назначая более высокие приоритеты локальным задачам, однако при этом замедляется доступ других пользователей сети к её разделяемым аппаратным и программным ресурсам.
Проблемой одноранговой сети является ситуация, когда рабочая станция (станции) отключается от сети. В этих случаях из сети исчезают те виды сервиса, которые предоставляла отключенная станция. Поэтому возникает потребность осуществлять мониторинг состояния компонентов сети, которые могут независимо отключаться от нее в любое время. Усложняется решение проблем безопасности и обеспечения целостности данных.
Одноранговая архитектура эффективна в небольших локальных сетях. В крупных сетях (с большим числом станций), в том числе локальных, она уступает место архитектуре клиент-сервер .
Одной из первых одноранговых сетевых систем была система PC LAN фирмы IBM, разработанная в кооперации с Microsoft. PC LAN была проста в установке и управлении, не требовала привлечения администратора сети для поддержания ее работоспособности. Однако когда количество соединенных в такую сеть компьютеров приближалось к сотне, характеристики системы резко ухудшались.
Изначально на одноранговой архитектуре основывалась и ведомственная сеть ARPANet (см. раздел 5 настоящего пособия), впоследствии ставшая стартовым ядром Internet.
В 90-х годах прошлого столетия одноранговая архитектура, в силу присущих ей ограничений, сдала позиции в пользу других сетевых архитектур. Однако в настоящее время вновь оживился интерес к этой сетевой концепции. Не в последнюю очередь, это связано с резко возросшими показателями производительности рабочих станций. Появились исследовательские проекты, системные прототипы и программные продукты, посвященные этой проблематике. Продолжается поиск и новых технических решений. Вполне можно предположить, что многие распределенные системы нового поколения станут базироваться на одноранговой архитектуре.
3.3. АРХИТЕКТУРА КЛИЕНТ-СЕРВЕР
Архитектура клиент-сервер (CSA – Client-Server Architecture, англ. ) – концепция организации сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов.
Техническая революция, вызванная появлением ПК, сделала возможным во многих случаях иметь вычислительные и информационные ресурсы на рабочем столе пользователя и управлять ими по собственному желанию с помощью оконного графического интерфейса. Увеличение производительности ПК позволило перенести части системы (интерфейс с пользователем, прикладную логику) для выполнения на ПК, непосредственно на рабочем месте, а функции обработки данных оставить на центральном компьютере. Система стала распределенной – одна часть функций выполняется на центральном компьютере, другая – на персональном, который связан с центральным посредством коммуникационной сети. Таким образом, появилась клиент-серверная модель взаимодействия компьютеров и программ в сети и на этой основе стали развиваться средства разработки приложений для реализации информационных систем .
Как следует из названия, архитектура CSA определяет два типа взаимодействующих в сети компонентов: серверы и клиенты . Каждый из них является комплексом взаимосвязанных прикладных программ. Серверы предоставляют ресурсы, необходимые пользователям. Клиенты используют эти ресурсы и предоставляют удобные пользовательские интерфейсы.
Термины «клиент» и «сервер» обозначают роли, которые играют различные компоненты в распределенной среде вычислений. Компоненты «клиент» и «сервер» не обязательно должны работать на разных машинах, хотя чаще всего именно так и бывает – клиент-приложение находится на рабочей станции пользователя, а сервер – на специальной выделенной машине.
Клиент формирует запрос на сервер для выполнения соответствующих функций. Например, файл-сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к ним и передает данные клиенту. Обработка данных распределяется в том или ином соотношении между сервером и клиентом. В последнее время долю обработки, приходящуюся на клиента, стали называть «толщиной » клиента.
В современной архитектуре «клиент-сервер» выделяется четыре группы объектов: клиенты, серверы, данные и сетевые службы . Клиенты располагаются в системах (например, компьютерах), находящихся на рабочих местах пользователей. Данные, в основном, хранятся в серверах. Сетевые службы являются совместно используемыми прикладными программами, которые взаимодействуют с клиентами, серверами и данными. Кроме этого, службы управляют процедурами распределенной обработки данных, информируют пользователей о происходящих в сети изменениях.
В зависимости от сложности выполняемых прикладных процессов и числа работающих клиентов различают двух- и трехуровневые архитектуры.
Наиболее простой является двухуровневая (Two-tier architecture, англ.
) архитектура (рис.3.3). Здесь, клиенты выполняют простые операции обработки данных, отрабатывают интерфейс взаимодействия с сервером, обращаются к нему с запросами. Большую же часть задач обработки выполняет сервер, который для этих целей зачастую имеет базу данных (БД) и в этом случае называется сервером базы данных
. Сервер БД отвечает за хранение, управление и целостность данных, а также обеспечивает возможность одновременного доступа нескольких пользователей. Клиентская часть представлена «толстым клиентом
», то есть приложением, на котором сконцентрированы основные правила работы системы и расположен программный пользовательский интерфейс.
При всей простоте построения такой архитектуры, она обладает серьёзными недостатками, наиболее существенные из которых – высокие требования к сетевым ресурсам и пропускной способности сети, а также сложность обновления программного обеспечения из-за логики взаимодействия, распределённой между клиентом и сервером БД. Кроме того, при большом количестве клиентов возрастают требования к аппаратному обеспечению сервера БД – самого дорогостоящего узла в любой информационной системе.
Следующим шагом развития клиент-серверной архитектуры стало внедрение среднего уровня, реализующего задачи управления механизмами доступа к БД (рис.3.4). В трехуровневой архитектуре (three-tierarchitecture, англ. ) вместо единого сервера применяются серверы приложений и серверы БД. Их использование позволяет резко увеличивать производительность локальной сети.
Плюсы данной архитектуры очевидны. На сервере приложений, стало возможно подключать различные БД. Теперь, сервер базы данных освобожден от задач распараллеливания работы между различными пользователями, что существенно снижает его аппаратные требования. В такой ситуации оказалось возможным снизить требования к клиентским машинам за счет выполнения ресурсоемких операций сервером приложений и решающих теперь только задачи визуализации данных. Поэтому такой вариант CSA часто называют архитектурой «тонкого клиента
».
Но узким местом здесь, как и в двухуровневой CSA, остаются повышенные требования к пропускной способности сети, что накладывает жесткие ограничения на использование таких систем в сетях с неустойчивой связью и малой пропускной способностью (сети мобильной связи, GPRS, а в ряде случаев и Internet).
Дальнейшее развитие CSA связано с многоуровневой архитектурой (N-tier architecture, англ. ), которая использует средства разделения программ или распределенные объекты для разделения вычислительной нагрузки среди такого количества серверов приложений, которое необходимо при имеющемся уровне нагрузки. При многоуровневой модели системы количество возможных клиентских мест значительно больше, чем при использовании двух- и трехзвенной моделей.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Служба тематических толковых словарей «Glossary Commander». (http://www.glossary.ru).
8. Альперович М. Еще раз об архитектуре «клиент-сервер». «Компьютер-Информ». 1997г., № 2
Оконечное оборудование [данных] – DTE, представляет собою тип сетевых устройств, генерирующих или принимающих данные в соответствии с принятыми протоколами, выполняющих их обработку и хранение и функционирующих под управлением прикладного процесса .
Наряду с оборудованием DTE, в сетях широко используется еще один тип оборудования – DCE (Data Communication Equipment , англ. – коммуникационное оборудование ), не являющегося источником или конечным получателем данных.
Мультиплексор – устройство, создающее из нескольких отдельных информационных потоков общий агрегированный поток, который можно передавать по одному физическому каналу связи .
Демультиплексор – устройство, разделяющее суммарный агрегированный поток на несколько составляющих потоков.
Терминал - устройство для оперативного ввода и вывода информации, используемое при взаимодействии удалённого пользователя с вычислительной машиной или сетью.
Термин «мэйнфрейм » в общем случае имеет два толкования: 1. Большая универсальная ЭВМ - высокопроизводительный компьютер со значительным объёмом оперативной и внешней памяти, предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой ёмкости и выполнения интенсивных вычислительных работ. 2. Компьютер с архитектурой IBM System/360, 370, 390, zSeries .
Пиринговая – от английского peer-to-peer – равный с равным.
Сервер приложений – компьютер, позволяющий другим компьютерам запускать операционную систему и приложения с него, а не со своих локальных дисков.
Наиболее распространены следующие виды серверов: файл-серверы, северы баз данных, серверы печати, серверы электронной почты, WEB-серверы и другие. В последнее время интенсивно внедряются многофункциональные серверы приложений .
Сегодня понятием уже никого не удивишь. Однако многие из нас при упоминании о них даже особо не задумываются о том, что представляет собой такое подключение и как работают сетевые службы. Попробуем рассмотреть данный вопрос в самом кратком изложении, поскольку о сетях и их возможностях в современном мире можно было бы написать целую монографию.
Архитектура сети: основные типы
Итак, как следует из основной трактовки самого термина, представляют собой определенное количество терминалов (компьютеров, ноутбуков, мобильных девайсов), соединенных между собой, что, собственно, и образует сеть.
На сегодняшний день выделяют два основных типа подключений: проводное и беспроводное, использующее соединение посредством маршрутизатора вроде Wi-Fi-роутера. Но это только вершина айсберга. На самом деле архитектура сети предполагает использование нескольких компонентов, а посему может иметь разную классификацию. Принято считать, что на данный момент существует три типа сетей:
- одноранговые сети;
- сети с выделенными серверами;
- гибридные сети, включающие в себя все типы узлов.
Кроме того, отдельную категорию составляют широковещательные, глобальные, локальные, муниципальные, частные сети и другие разновидности. Остановимся на основных понятиях.
Описание сетей по типам
Начнем, пожалуй, с сетей на основе взаимодействия «главный компьютер в сети-клиент». Как уже понятно, здесь главенствующее положение занимает центральный терминал, на котором осуществляется управление сетью и всеми ее компонентами. Клиентские терминалы могут только лишь посылать запросы на предоставление соединения и в дальнейшем - на получение информации. Главный терминал в такой сети не может играть роль клиентской машины.
Часто называемые пиринговыми, отличаются от первого типа тем, что ресурсы в них в равной степени распределены между всеми подключенными терминалами. Самым простым примером можно считать процессы загрузки файлов с использованием торрентов. Конечный файл в полном или частично загруженном виде может находиться на разных терминалах. Пользовательская система, его загружающая на свой компьютер, использует все доступные на данный момент ресурсы в сети, чтобы скачать части искомого файла. Чем их больше, тем выше скорость закачки. При этом сетевая адресация особой роли не играет. Главное условие состоит в том, чтобы на клиентской машине было установлено соответствующее программное обеспечение. Оно-то и будет производить клиентские запросы.
Архитектура сети типа «клиент-сервер» является самой простой. Соединение между компьютерными терминалами (не важно, каким способом оно производится) для упрощенного понимания можно представить в виде библиотечного зала, в котором имеется хранилище или полки с книгами (центральный сервер) и столы, где посетители могут почитать материал, взятый с полок.
Очевидно, что здесь прослеживается четкая взаимосвязь: посетитель приходит в библиотеку, регистрируется или представляет уже зарегистрированные личные данные (сетевая идентификация на основе присвоенного IP-адреса), затем ищет нужную литературу (сетевой запрос), наконец, берет книгу и читает ее.
Естественно, сравнение это самое примитивное, ведь современные сети работают намного сложнее. Тем не менее для упрощенного понимания структуры такой пример подойдет как нельзя лучше.
Вопросы идентификации терминалов
Теперь несколько слов о том, как производится распознавание компьютеров сети любого типа. Если кто не знает, любому терминалу при подключении присваивается два типа IP-адреса, или, проще говоря, уникального идентификатора: внутренний и внешний. Внутренний адрес уникальным не является. А вот внешний IP - да. В миру нет двух машин с одинаковым IP. Именно это и позволяет идентифицировать любой гаджет, будь то компьютерный терминал или мобильное устройство, на все сто.
За все это отвечает соответствующий протокол. На данный момент самым распространенным и наиболее широко применяемым является IPv4. Однако, как показывает практика, он себя уже изжил, поскольку стал неспособен предоставлять уникальные адреса в связи с возросшим количеством клиентских устройств. Посмотрите только на мобильную технику, ведь за последнее десятилетие используемых гаджетов стало столько, что чуть ли не каждый второй житель Земли имеет в своем распоряжении тот же мобильный телефон.
Протокол IPv6
Таким образом, и архитектура сети, в частности Интернета, начала изменяться. И на смену четвертой версии пришла шестая (IPv6). Пока она еще особо широкого применения не получила, тем не менее, как утверждается, будущее не за горами, и вскоре практически все провайдеры, предоставляющие услуги связи, перейдут именно на этот протокол (при условии наличия активного сервера DHCP шестой версии).
Посудите сами, ведь с применением этого проткола с предоставлением 128-битного адреса позволяет зарезервировать намного больше адресов, чем при использовании четвертой версии.
Выделенные серверы
Теперь рассмотрим выделенные серверы. Обозначение говорит само за себя: они предназначены для каких-то конкретных задач. Грубо говоря, это самый настоящий интернет-сервер виртуального типа, полностью принадлежащий пользователю, который берет его в аренду. В этом и заключается смысл хостинга, когда владелец подкасты главного ресурса может размещать на выделенном пространстве любую информацию.
Кроме того, за безопасность отвечает не арендатор, а именно тот, кто сдает серверное пространство в аренду. Примеров таких серверов можно привести достаточно много. Тут вам и почта, и игры, и файлообменники, и личные страницы (не путать с аккаунтами в социальных сетях и службах такого типа), и многое другое.
Локальные сети
Локальная сеть, или, как ее часто называют, «локалка», организуется для объединения в одно целое ограниченного числа терминалов. Архитектура локальной сети в смысле подключения, как уже понятно, может представлять собой и проводное соединение, и доступ по типу VPN. И в том и в другом случае требуется наличие подключения к главному администраторскому серверу. Сетевые службы в этом случае могут работать в двойном режиме: с автоматической идентификацией (присвоением адреса каждой машине) или с ручным вводом параметров.
Локальные сети, в принципе, имеют отличительную особенность, состоящую только в том, что любому терминалу нужны регистрация (что не требуется, например, в и центральный сервер (плюс админ). Кроме того, доступ к «расшаренной» информации может быть либо полным, либо ограниченным. Тут все зависит от настроек. Однако если посмотреть даже на так называемые облачные сервисы, они-то, по сути, тоже представляют собой виртуальную сеть, где юзеры, проходя аутентификацию, и получают права на доступ к определенной информации, скачиванию или редактированию файлов и т. д. При всем этом иногда предусмотрено даже одновременное изменение содержимого файла в режиме реального времени.
Архитектура немного истории
Наконец, переходим к сети, которая сегодня является самой большой в мире. Конечно же, это Интернет, или World Wide Web. Прототипом Всемирной паутины принято считать ARPANET - коммуникацию, разработанную для военных целей в США еще в 1969 году. Тогда, правда, было протестировано соединение всего лишь между двумя узлами, но со временем подключение к сети с помощью кабеля было установлено даже с терминалами, находящимися в Великобритании.
Только много позже, когда появилась идентификация на основе протоколов TCP/IP и система присвоения доменных имен, и возникло то, что сегодня мы и называем Интернетом.
Вообще, как считается, в сети Интернет не существует единого центрального сервера, где могла бы храниться вся информация. Да на сегодняшний день и дисковых накопителей такой емкости не существует. Вся информация распределена между сотнями тысяч отдельных серверов разного типа. Иными словами, Интернет в равной степени можно отнести и к одноранговой, и к гибридной сети. При всем этом на отдельно взятой машине можно создать собственный интернет-сервер, который позволит не только управлять параметрами сети или сохранить нужную информацию, но и обеспечить к ней доступ другим пользователям. Раздача Wi-Fi - чем не самый простой пример?
Основные параметры и настройки
Что же касается параметров и настроек, тут все просто. Как правило, ручной ввод сетевых IP, DNS- или прокси-серверов давно не используется. Вместо этого любой провайдер предоставляет услуги автоматического распознавания компьютера или мобильного девайса в сети.
В Windows-системах доступ к этим настройкам производится через свойства сети с выбором параметров протокола IPv4 (или, если работает, IPv6). Как правило, в самих настройках указывается автоматическое получение адресов, что избавляет пользователя от ввода данных вручную. Правда, в некоторых случаях, особенно при настройке RDP-клиентов (удаленный доступ) или при организации доступа к некоторым специфичным службам, ручной ввод данных является обязательным.
Заключение
Как видим, понимание того, что собой представляет архитектура сети, в общем-то, особо сложным не является. В принципе, здесь рассматривались только основные аспекты организации работы сетей, чтобы пояснить любому, даже самому неподготовленному юзеру, этот вопрос, так сказать на пальцах. На самом же деле, конечно, все намного сложнее, ведь мы не затрагивали понятия серверов DNS, прокси, DHCP, WINS и т. д., а также вопросы, связанные с программным обеспечением. Думается, даже этой минимальной информации хватит для понимания структуры и основных принципов функционирования сетей любого типа.
Под сетевой архитектурой понимают набор стандартов, топологий и протоколов низкого уровня, необходимых для создания работоспособной сети.
За многие годы развития сетевых технологий было разработано много различных архитектур. Рассмотрим их.
Token Ring .
Технология разработана компанией IBM в 1970-х годах, а затем была стандартизована IEEE в «Проекте 802» как спецификация 802.5. Она имеет следующие характеристики:
· физическая топология – «звезда»;
· логическая топология – «кольцо»
· скорость передачи данных – 4 или 16 Мбит/с;
· среда передачи – витая пара (используется 2 пары);
UTP – 150 м (для 4 Мбит/с)
STP – 300 м (для 4 Мбит/с)
или 100 (для 16 Мбит/с);
· максимальная длина сегмента с репитерами:
UTP – 365 м
STP – 730 м
* максимальное количество компьютеров на сегмент – 72 или 260 (в зависимости от типа кабеля)
Для объединения компьютеров в сетях Token Ring используются концентраторы MSAU, неэкранированная или экранированная витая пара (возможно и применение оптоволокна).
К преимуществам архитектуры Token Ring можно отнести высокую дальность передачи при использовании повторителей (до 730 м). Можно использовать в автоматизированных системах в реальном времени.
Недостатки архитектуры – довольно высокая стоимость, низкая совместимость оборудования.
Сетевая среда ARCNet была разработана корпорацией Datapoint в 1977 году. Стандартом она не стала, но соответствует спецификации IEEE 802.4. Это простая, гибкая и недорогая архитектура для небольших сетей (до 256 компьютеров) характеризуется следующими параметрами:
· физическая топология – «шина» или «звезда»;
· логическая топология – «шина»
· метод доступа – передача маркера;
· скорость передачи данных – 2,5 или 20 Мбит/с;
· среда передачи – витая пара или коаксиальный кабель;
· максимальный размер кадра – 516 байт;
· среда передачи – витая пара или коаксиальный кабель
· максимальная длина сегмента:
Для витой пары – 244 м (для любой топологии)
Для коаксиального кабеля – 305 м или 610 м (для топологии «шина» или «звезда», соответственно).
Для соединения компьютеров используются концентраторы. Основной тип кабеля – коаксиальный типа RG-62. Поддерживается также витая пара и оптоволокно. Для коаксиального кабеля используется BNC-коннекторы, для витой пары – коннекторы RJ-45. Основное достоинство не большая стоимость оборудования и сравнительно большая дальность.
AppleTalk .
Фирменная сетевая среда, предложенная компанией Apple в 19883 году и встроенная в компьютеры Macintosh. Она включает в себя целый набор протоколов, соответствующих модели OSI. На уровне сетевой архитектуры используется протокол LokalTalkФ, имеющий следующие характеристики:
· топология – «шина» или «дерево»;
· метод доступа – CSMA/CA;
· скорость передачи данных – 230,4 Кбит/с;
· среда передачи данных – экранированная витая пара;
· максимальная длина сети – 300 м;
· максимальное число компьютеров – 32.
Очень низкая пропускная способность привела к тому, что многие производители стали предлагать адаптеры расширения, позволяющие AppleTalk работать с сетевыми средами большой пропускной способности – EtherTalk, TokenTalk, FDDITalk. В локальных сетях, построенных на базе IBM-совместимых компьютеров сетевая среда AppleTalk практически не встречается.
100VG-AnyLAN .
Архитектура 100VG-AnyLAN была разработана в 90-х годах компаниями AT&T и Hewlett-Packard для объединения сетей Ethernet b Token Ring. В 1995 году эта архитектура получила статус стандарта IEEE 802.12. Она имеет следующие параметры:
· топология – «звезда»;
· метод доступа – по приоритету запроса;
· скорость передачи данных – 100 Мбит/с;
· среда передачи – витая пара категории 3,4 или 5 (используются все 4 пары);
· максимальная длина сегмента (для оборудования HP) – 225 м.
Из-за сложности и высокой стоимости оборудования в настоящее время практически не применяется.
Архитектура для домашних сетей.
Home PNA .
В 1966 году целый ряд компаний объединились для создания стандарта, позволяющего строить домашние сети на основе обычной телефонной проводки. Результатом этой работы стало появление в 1998 году архитектуры Home PNA 1.0, а затем Home PNA 2.0, Home PNA3.0 . Их краткие характеристики:
Таблица № 1. Сравнение стандартов Home PNA.
Во всех указанных стандартах используется самый популярный метод доступа к среде – CSMA/CD; в качестве среды – телефонный кабель; в качестве разъемов – телефонные коннекторы RJ-11. Устройства Home PNA могут работать и с витой парой и с коаксиальным кабелем, причем, дальность передачи существенной возрастает.
Следует не забывать, что телефонные линии в России не отвечают стандартым развитых стран как по качеству, так и по охвату. Цены на адаптеры довольно высоки. Тем не менее, данную архитектуру можно рассматривать в качестве альтернативы для беспроводных сетей в офисных зданиях и жилых домах.
Домашние сети на базе электропроводки.
Эта технология появилась недавно и получила название Home PLC. Оборудование в продаже имеется, но популярности пока не имеет.
Параметры сетей HomePlug:
· топология – «шина»;
· скорость передачи данных – до 85 Мбит/c$
· метод доступа – CSMA/CD;
· среда передачи – электрическая проводка;
Недостатки сетей Home PLC –незащищенность от перехвата, требующая обязательного применения шифрования и большая чувствительность к электрическим помехам. К тому же такая технология пока еще дорога.
Технологии, используемые в современных локальных сетях.
Ethernet .
Архитектура Ethernet объединяет целый набор стандартов, имеющих как общие черты, так и отличные. Первоначально она была создана фирмой Xerox в середине 70-х годов и представляла собой систему передачи со скоростью 2,93 Мбит/с. После доработки с участием компаний DEC и Intel архитектура Ethernet послужила основой принятого в 1985 году стандарта IEEE 802.3, определившая для нее следующие параметры:
· топология – «шина»;
· метод доступа – CSMA/CD;
· скорость передачи – 10 Мбит/с;
· среда передачи – коаксиальный кабель;
· применение терминаторов – обязательно;
· максимальная длина сегмента сети – до 500 м;
· максимальная длина сети – до 2,5 км;
· максимальное количество компьютеров в сегменте – 100;
· максимальное количество компьютеров с сети – 1024.
В исходной версии предусматривалось применение коаксиального кабеля двух типов «толстого» и «тонкого» (стандарты 10Base-5 и 10Base-2 соответственно).
В начале 90-х годов появилась спецификация для построения сетей Ethernet c использованием витой пары (10Base-T) и оптоволокна (10Base-FL). В 1995 году был опубликован стандарт IEEE 802.3u, обеспечивающий передачу на скоростях до 100 Мбит/с. В 1998 году появился стандарт IEEE 802.3z и 802.3ab, а в 2002 году IEEE802.3 ae. Сравнение стандартов приведены в таблице № 12.2.
Таблица № 12.2. Характеристики различных стандартов Ethernet.
| Реализация | Скорость Мбит/c | Топология | Среда передачи | Максимальная длина кабеля, м |
| Ethernet | ||||
| 10Base-5 | «шина» | Толстый коаксиальный кабель | ||
| 10Base-2 | «шина» | Тонкий коаксиальный кабель | 185; реально до 300 | |
| 10Base-T | «звезда» | Витая пара | ||
| 10Base-FL | «звезда» | оптоволокно | 500 (станция-концентратор); 200 (между концертраторами) | |
| Fast Ethernet | ||||
| 100Base-TX | «звезда» | Витая пара категории 5 (используется 2 пары) | ||
| 100Base-T4 | «звезда» | Витая пара категории 3,4, 5 (используется четыре пары) | ||
| 100Base-FX | «звезда» | Многомодовое или одномодовое оптоволокно | 2000 (многомодовый) 15000 (одномодовый) реально – до 40 км | |
| Gigabit Ethernet | ||||
| 1000Dase-T | «звезда» | Витая пара категории 5 или выше | ||
| 1000Dase-CX | «звезда» | Специальный кабель типа STR | ||
| 1000Dase-SX | «звезда» | оптоволокно | 250-550 (многомодовый), в зависимости от типа | |
| 1000Dase-LX | «звезда» | оптоволокно | 550 (многомодовый); 5000 (одномодовый); реально – до 80 км | |
| 10 Gigabit Ethernet | ||||
| 10GDase-x | «звезда» | оптоволокно | 300-40000 (в зависимости от типа кабеля и длины волны лазера) |
Недостаток сетей Ethernet связан с использованием в них метода доступа к среде CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений). При увеличении количества компьютеров растет число столкновений, что снижает пропускную способность сети и увеличивает время доставки кадров. Поэтому рекомендуемой нагрузкой сети Ethernet считается уровень в 30-40% от общей полосы пропускания. Этот недостаток легко устраняется путем замены концентраторов мостами и коммутаторами, умеющими изолировать передачу данных между двумя компьютерами в сети от других.
Преимуществ у сети Ethernet очень много. Сама технология проста в реализации. Стоимость оборудования не высока. Можно использовать практически любые виды кабеля. Поэтому в настоящее время данная архитектура сетей можно сказать, что она является господствующей.
Беспроводные сети
Wi-Fi – популярная в мире и быстро развивающаяся в России технология, обеспечивающая беспроводное подключение мобильных пользователей к локальной сети и Интернету (рис.12.5).
В стандарте 802.11 предусматривается использование только полудуплексные приемопередатчики, которые не могут одновременно передавать и принимать информацию. Поэтому в качестве метода доступа к среде во всех стандартах используется метод CSMA/CA (с предотвращением коллизий), позволяющий избегать столкновений.
Основным недостатком сетей Wi-Fi является малая дальность передачи данных, не превышающая для большинства устройств 150 м (максимум 300 м) на открытом пространстве и всего несколько метров в помещении.
Данную проблему решает архитектура WiMAX, разрабатываемая в рамках рабочей группы IEEE 802.16. Реализация этой технологии, также использующей радиосигналы в качестве среды передачи, позволит предоставить пользователям скоростной беспроводной доступ на расстояниях до нескольких десятков км (рис. 10.6.).
Рис. 12.6. Беспроводное подключение мобильных пользователей к локальной сети и Интернету (до десятков км).
Новая технология Bluetooth использует радиосигнал 2,4 Ггц. Она имеет низкое энергопотребление, что позволяет использовать ее в переносных устройствах – ноутбуках, мобильных телефонах (рис.12.7.)
 |
Рис. 12.7. Беспроводное подключение мобильных пользователей к локальной сети и Интернету (до десяти метров).
Bluetooth практически не требует настройки. У нее низкие показатели по дальности (до 10 метров) при 400-700 Кбит/с.
Специализация распределенных вычислений:
Сети и протоколы;
Сетевые мультимедиасистемы;
Распределенные вычисления;
Лекция 13-14. 7. СЕТЕВЫЕ АРХИТЕКТУРЫ
Сетевая архитектура – это комбинация стандартов, топологий и протоколов , необходимых для создания работоспособной сети. В соответствии со стандартными протоколами физического уровня выделяют три основные сетевые архитектуры: Ethernet (протокол 802,3) и Fast Ethernet (протокол 802,30); ArcNet (протокол 802,4); Token Ring (протокол 802.5). Рассмотрим каждую из сетевых архитектур более подробно.
7.1. Ethernet
Это самая популярная в настоящее время сетевая архитектура. Она использует:
физические топологии «шина», «звезда» или «звезда –шина»;
логическую топологию «шина»;
узкополосную передачу данных со скоростями 10 и 100 Мбит/с;
метод доступа – CSMA/CD.
Рис. 7.1. Формат кадра в Ethernet
Поле «Тип протокола» используется для идентификации протокола сетевого уровня (IPX и IP) – маршрутизируемый или нет. Спецификация Ethernet выполняет функции физического и канального уровня модели OSI. Различают несколько стандартов сетевых архитектур Ethernet:
10BaseT – на основе витой пары;
10Base2 – на тонком коаксиале;
10Base5 – на толстом коаксиале;
10BaseFL – на оптоволокне;
10BaseX – со скоростью передачи 100 Мбит/с, который включает в себя ряд спецификаций в зависимости от среды передачи.
7.1.1. Стандарт 10BaseT
Физическая топология представляет собой «звезду» на основе витой пары, соединяющей все узлы сети с концентратором, используя две пары проводов: одну для передачи, другую – для приема (рис. 7.2).
Логически (т.е. по системе передачи сигналов) данная архитектура представляет собой «шину» как и все архитектуры Ethernet. Концентратор выступает как многопортовый репитер. Длина сегмента от 2,5 до 100 м. ЛВС стандарта 10BaseT может обслуживать до 1024 компьютеров.
Концентратор
Концентратор
РС
РС
2,5 – 100 м сегмент
(витая пара UTP категории 3, 4, 5)
Рис. 7.2. Сеть стандарта 10BaseT
Достоинством является возможность использования распределительных стоек и панелей коммутации, что позволяет легко перекоммутировать сеть или добавить новый узел без остановки работы сети. Новейшие концентраторы позволяют расширять топологию сети, соединив отдельные концентраторы между собой магистралью на основе коаксиального или оптоволоконного кабеля и получить топологию «звезда – шина».
7.1.2. Стандарт 10Base2
С
до 30 рабочих станций mmdf
еть такого типа ориентирована на тонкий коаксиальный кабель с максимальной длиной сегмента 185 м и возможностью подключения к одному сегменту до 30 ЭВМ (рис. 7.3).
…
Рис. 7.3. Архитектура сети стандарта 10Base2
Эта сетевая архитектура физически и логически представляет собой «шину». С использованием репитеров может быть увеличена общая протяженность сети введением дополнительных сегментов. Однако при этом необходимо учитывать правило 5-4-3 . Сеть на тонком коаксиале может состоять максимум из 5 сегментов кабеля, соединенных 4 репитерами. При
этом только к 3 сегментам можно подключать рабочие станции. Два из пяти сегментов являются межрепитерными связями и служат только для увеличения длины сети (рис. 7.4). Максимальное число компьютеров до 1024, а общая длина сети до 925м.
… …
Рис. 7.4. Правило 5-4-3 для сети стандарта 10Base2.
7.1.3. Стандарт 10Base5
Сетевая архитектура на толстом Ethernet логически и физически представляет собой «шину» (рис. 7.5). Магистральный сегмент (т. е. главный кабель, к которому подключаются трансиверы для связи с РС) имеет длину до 500 м и возможность подключения до 100 компьютеров. С использованием репитеров, которые также подключаются к магистральному сегменту через трансиверы, общая длина сети может составить 2500 м.
Трансивер
Трансивер
до 100 РС
. . .
Рис. 7.5. Сеть стандарта 10Base5
При расширении сети справедливо правило 5–4–3 и возможно комбинирование тонкого и толстого кабеля. В этом случае в качестве магистрали, способной передавать данные не большие расстояния, используется толстый кабель, а в качестве ответвляющих сегментов используют тонкий.
7.1.4. Стандарт 10BaseFL
Данная архитектура строится на оптоволоконном кабеле, доступ к которому со стороны компьютеров и репитеров осуществляется с помощью трансиверов (рис. 7.6). На сегодняшний день в основном используются внешние трансиверы.
оптический ответвитель
Рис. 7.6. Сеть стандарта 10BaseFL
Особенность этих трансиверов в том, что их передатчики преобразуют электрические сигналы от ЭВМ в световые импульсы, а приемники – световые в электрические. Популярность использования 10BaseFL обусловлена:
высокой помехозащищенностью;
возможностью прокладки кабеля между репитерами на большие расстояния, т. к. длина сегмента до 2 – 4 км;
использование повторителей позволяющих реализовать «каскадные звезды» путем соединения оптических ответвителей.
7.1.5. Стандарт 100BaseX Ethernet
Этот стандарт, иногда называемый Fast Ethernet, является расширением существующей сетевой архитектуры Ethernet и соответствует протоколу физического уровня IEEE 802.30. Его особенностью является то, что он сохранил стандартный для Ethernet метод доступа CSMA/CD, от которого отходили разработчики других технологий повышенной скорости передачи в сети. Сохранение метода доступа означает, что имеющиеся в наличие драйверы для Ethernet будут работать без изменений.
Преимуществом этой технологии, появившейся в конце 1993 года, является то, что степень ее совместимости с Ethernet–сетями, позволяет интегрировать ее в эти сети с помощью двухскоростных сетевых адаптеров или мостов. Данная сетевая архитектура использует физическую топологию «звезда» или «звезда – шина» (подобно 10BaseT), где все кабели подключаются к концентратору (рис. 7.7). Различают три спецификации среды:
100BaseT4 (UTR категории 3, 4 или 5 с 4-мя парами);
100BaseTX (UTR или STP категории 5 с 2-мя парами);
100BaseFX (двужильный оптоволоконный кабель).
7.1.6. Сегментация сети
Мы уже рассматривали задачу построения сети из нескольких сегментов. В частности, если не хватает длины одного сегмента для соединения всех пользователей сети, то можно через репитер подключить еще один сегмент. Но иногда возникает и другая задача. Пусть имеем сегмент сети с очень интенсивным трафиком, который снижает производительность всей сети. Повысить ее производительность можно, если разделить перегруженный сегмент на два и соединить их с помощью моста или маршрутизатора (рис. 7.8). Тогда трафик в каждом сегменте уменьшится, т.к. меньшее число компьютеров в каждом из сегментов попытается осуществить передачу, и время доступа к кабелю сокращается. Сегментация может помочь и при ограничении доступа к конфиденциальной информации.
7.2. Сетевые архитектуры ArcNet и ArcNet Plus
Это простая, гибкая и недорогая сетевая архитектура, поддерживающая протокол физического уровня IEEE 802.4:
физическая топология - «звезда», «шина», «звезда – шина»;
логическая топология – упорядоченное «кольцо»;
широкополосная передача данных 2,5 Мбит/с и 20 Мбит/с (для ArcNet Plus);
метод доступа маркерный;
средой передачи может быть:
коаксиальный кабель (длиной 600 м при «звезде» и 300 м при «шине»);
витая пара (максимальная длина 244 м – при «звезде» и «шине»);
Рис. 7.9. Архитектура Arc Net
омпьютеры могут быть коаксиальным кабелем связаны в шину или в иных случаях подключены к концентраторам, которые могут быть: пассивными; активными; интеллектуальными. Пассивные концентраторы просто осуществляют коммутацию кабельных соединений сети. Активные – восстанавливают и ретранслируют сигнал. Интеллектуальные - обнаруживают изменения в сети и удаленно управляют работой сетевых устройств.
Особенность маркерного доступа ArcNet (рис.7.9) состоит в том, что:
все компьютеры имеют свои сетевые адреса;
маркер передается между компьютерами согласно их номерам;
маркер двигается от компьютера с меньшим номером к компьютеру с более высоким номером, хотя тот может находиться на другом конце сети;
приемник, получив маркер, добавляет к нему свой пакет, который, дойдя до адресата, освобождает маркер.
Рис. 7.10. Пакт передачи информации в ArcNet
Общее количество узлов: 255 – ArcNet; 2047 – Arc Net Plus. ArcNet – это одна из самых старых сетевых архитектур, реализованная недавно фирмой DataPoint в более современную ArcNet Plus. Однако на смену этим архитектурам приходят более современные и производительные. Одной из таких архитектур является FDDI, которая будет рассмотрена ниже. А сейчас познакомимся с давно используемой и хорошо зарекомендовавшей себя архитектурой.
7.3. Token Ring (Маркерное кольцо)
Данная сетевая архитектура была разработана и внедрена фирмой IBM еще в 1984 г. как часть предложенного ею способа объединить в сеть весь ряд выпускаемых IBM компьютеров: персональные компьютеры; средние ЭВМ и мейнфреймы. Разрабатывая эту технологию, IBM ставила задачу обеспечить простоту монтажа кабеля – витой пары – соединяющего компьютер с сетью через розетку. Token Ring является реализацией протокола физического уровня IEEE 802.5:
физическая топология – «звезда»;
логическая топология – «кольцо»;
узкополосный тип передачи;
скорость передачи 4 и 16 Мбит/с;
соединение неэкранированной и экранированной витой пары;
метод доступа – маркерное кольцо.
Указывается: передается кадр маркера или кадр данных
Содержит информацию: кадр – для всех РС;
кадр - для одной РС
Сообщает: был ли распознан и скопирован кадр (доступен ли адрес приемника)
Рис. 7.11. Формат кадра, используемый в сетях Token Ring
7.3.1. Аппаратные компоненты
Логическое кольцо в этой сетевой архитектуре организуется концентратором, который называется модулем множественного доступа (MSAU – MultyStation Access Unit) или интеллектуальным модулем множественного доступа (SMAU – Smart Multystation Access Unit). Кабели (витые пары) соединяют клиентов и серверов с MSAU, который работает по принципу других концентраторов.
Рис. 7.12. Логическое кольцо
При соединении компьютеров он включается в кольцо (рис. 7.12). IBM MSAU имеет 10 портов соединения. К нему можно подключить до 8 компьютеров. Каждое кольцо может содержать до 33 концентраторов.
Общее число компьютеров – 72 при использовании UTP и 260 при использовании STP. Другие производители выпускают MSAU большей емкости (в зависимости от модели). Расширение логического кольца на базе концентраторов позволяет увеличить общее количество узлов в сети (рис. 7.13).
При этом расстояние между концентраторами до 45м (152м), а каждая РС соединяется с MSAU: при UTP - сегментом до 45м; при STR - сегментом до 100м. Расстояние между MSAU можно увеличить до 365, установив репитер.
Репитер
Рис. 7.13. Расширение логического кольца
Известны две модели сетевых плат на 4 и 16 Мбит/с. Платы на 16Мбит/с могут обеспечить передачу более длинных кадров, что сокращает количество передач для одного и того же объема данных.
7.3.2. Мониторинг системы
Компьютер, который первым начал работу, наделяется системой Token Ring особыми функциями. Этот компьютер:
должен наблюдать за работой всей системы;
осуществляет текущий ее контроль;
проверяет корректность отправки и получения кадров;
отслеживает кадры, проходящие по кольцу более одного раза;
гарантирует, что в кольце одновременно находится лишь один маркер.
В «теоретической» кольцевой топологии вышедший из строя компьютер останавливает движение маркера, что в свою очередь останавливает работу всей сети. В реальных сетевых архитектурах Token Ring используются интеллектуальные концентраторы, которые в состоянии обнаружить отказавшую сетевую плату (РС) и во время отключить ее.
Эта процедура позволяет “обойти” отказавший компьютер, поэтому маркер продолжает свое движение. Таким образом, отказавший компьютер не влияет на работу сети.
7.4. FDDI - распределенный волоконно-оптический интерфейс
передачи данных
7.4.1. Общие характеристики
Одной из современных сетевых архитектур является архитектура FDDI (Fiber Distributed Data Interface), которая определяет:
двухкольцевую топологию на основе оптоволокна;
с маркерным методом доступа;
со скоростью передачи 100 Мбит/с;
при общей длине колец до 200 км.
захватывает маркер на определенный интервал времени;
за этот интервал передает столько кадров, сколько успеет;
завершает передачу либо по окончании выделенного интервала времени, либо из-за отсутствия передаваемых кадров.
FDDI основана на технологии совместного использования сети. Это означает, что передавать данные одновременно могут несколько компьютеров. Хотя FDDI работает со скоростью 100 Мбит/с, технология совместного использования может стать причиной ее перегрузки. Так, если 10 компьютеров начнут передавать данные со скоростью 10 Мбит/с каждый, общий поток будет равен 100 Мбит/с. А при передачи видеоинформации или данных мультимедиа среда передачи окажется потенциально узким местом системы.
7.4.2. Топология и аппаратные компоненты
F
Рис. 7.14. Топология FDDI
DDI использует передачу маркера в двойном кольце. Трафик сети состоит из двух похожих потоков, движущихся в противоположных направлениях по двум кольцам: основному и дополнительному (рис. 7.14). Обычно данные передаются по основному кольцу. Если в основном происходит сбой, сеть автоматически реконфигурируется, и данные начинают передаваться по второму кольцу в другом направлении. Одно из достоинств FDDI – избыточность: одно кольцо является резервным.
При отказе кольца или разрыве кабеля сеть автоматически переконфигурируется и передача продолжится. Существуют ограничения:
длина кабеля объединенных колец до 200 км;
общее количество компьютеров до 1000 штук;
через каждые 2 км необходима установка репитера.
Так как второе кольцо предназначено для защиты от сбоев, то для высоконадежной передачи эти показатели надо делить на два (500 компьютеров при длине каждого кольца в 100 км). Компьютеры могут подключаться к одному или обоим кольцам (рис. 7.15): станции класса А подключены к обоим кольцам; станции класса В только к основному. Если происходит сбой сети, станции класса А участвуют в переконфигурации, а станции класса В – не участвуют.
Ф
концентратор
Рис. 7.15. Подключение РС к кольцам в FDDI
изически FDDI имеет топологию «звезда». При этом отдельные компьютеры могут иметь соединение «точка-точка» с концентратором. Такое решение позволяет использовать интеллектуальные концентраторы для сетевого управления и поиска неисправностей.
7.4.3. Мониторинг системы
Все компьютеры в среде FDDI отвечают за мониторинг передачи маркера. Чтобы изолировать серьезные сбои в кольце, используется метод, который называется «испускание маяка» («beaconing») (рис. 7.16). Суть метода заключается в следующем:
Компьютер, обнаруживший сбой, посылает в сеть сигнал, который получил название «маяк».
Он посылает его до тех пор, пока не примет маяк предшествующего ему компьютера в кольце.
Процесс продолжается до тех пор, пока в кольце не останется только один компьютер, испускающий маяк (т.е. тот, который находится за неисправным).
Когда компьютер примет свой собственный маяк, он «понимает», что неисправность устранена, восстанавливает маркер кольца и сеть возвращается к нормальной работе.
Компьютер 1 отказал. Компьютер 3 обнаружил сбой, изъял из кольца маркер (обозначен символом "м" на рисунке) и посылает маяк (обозначен символом "с" на рисунке). Он будет посылать маяк до тех пор, пока не примет свой сигнал или маяк от компьютера 2 (рис.7.16а).
Обнаружен сбой
Рис. 7.16. Мониторинг передачи маркера
Компьютер 2, не получив нормального маркерного сообщения, обнаруживает сбой и посылает новый сигнал - свой маяк - в сеть. Компьютер 3, получив маяк от компьютера 2, прекращает передавать свой маяк (рис.7.16б).
Так как компьютер 1 неисправен, то компьютер 2 продолжает посылать маяк. Этот сигнал указывает на то, что сбой произошел на компьютере 1 (рис.7.16в).
Если компьютер 1 восстановил свою работоспособность или отключен от сети, компьютер 2 принимает свой собственный маяк, что приводить к восстановлению работы сети (рис.7.16г).
7.4.4. Области применения FDDI
FDDI обеспечивает высокоскоростную связь между сетями различных типов и может применяться в сетях городского масштаба.
Используется для соединения больших или мини-компьютеров в традиционных компьютерных залах, обслуживая очень интенсивную передачу файлов.
Выступает в качестве магистральных сетей, к которым подключаются ЛВС малой производительности. Подключать все оборудование фирмы к одной ЛВС – не самое мудрое решение. Это может перегрузить сеть, а сбой какого-либо компонента – остановить работу всей фирмы.
Локальные сети, где нужна высокая скорость передачи данных. Это сети, состоящие из инженерных РС и компьютеров, где ведется видеообработка, работают системы автоматизированного проектирования, управления производством.
Любое учреждение, нуждающееся в высокоскоростной обработке. Даже в офисах коммерческих фирм производство графики или мультимедиа для презентаций и других документов нередко вызывает перегрузку сети.
Контрольные вопросы:
Архитектура Ethernet.
Формат кадра в Ethernet.
Сегментация сети.
Сетевые архитектуры ArcNet и ArcNet Plus.
FDDI - распределенный волоконно-оптический интерфейс передачи данных.
Общие характеристики FDDI/
Области применения FDDI.
Архитектура сети - это реализованная структура сети переда- чи данных, определяющая ее топологию, состав устройств и пра- вила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассмат- риваются вопросы кодирования информации, ее адресации и пе- редачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и ана- лиза работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении харак- теристик.
Наиболее распространены следующие архитектуры сети:
Ethernet (от англ, ether - эфир) - широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать все сообщения. Топология - линейная или звездообразная. Скорость передачи данных - 10 или 100 Мбит/с. Arcnet (Attached Resource Computer Network - компьютерная сеть соединенных ресурсов) - широко- вещательная сеть. Физическая топология - дерево. Скорость пере- дачи данных - 2,5 Мбит/с;
Token Ring (эстафетная кольцевая сеть, сеть с передачей мар- кера) - кольцевая сеть, в которой принцип передачи данных основан на том, что каждый узел кольца ожидает прибытия неко- торой короткой уникальной последовательности битов - марке- ра - из смежного предыдущего узла. Поступление маркера указы- вает на то, что можно передавать сообщение из данного узла дальше по ходу потока. Скорость передачи данных - 4 или 16 Мбит/с;
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - сетевая архитектура высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи данных - 100 Мбит/с. Топология - двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древо- видных подсетей). Максимальное число станций в сети - 1000. Очень высокая стоимость оборудования;
ATM (Asynchronous Transfer Mode) - перспективная, пока еще очень дорогая архитектура, обеспечивающая передачу циф- ровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи данных - до 2,5 Гбит/с. Линии связи оптические.