Проблемы построения сетей, страница 2

Общая шина. (рис.6. в). Является наиболее распространенной Т-й для локальных ВС (Ethernet). В этом случае все ПК подключены к одному коксиальному кабелю (витой паре) по принципу «монтажного ИЛИ». Передаваемая информация распространяется в обе стороны. В такой топологии существенно снижаются затраты на линию связи, унифицируется процесс подключения. Просто организуется процесс широковещательного обращения ко всем станциям сети.

В тоже время существуют и серьезные недостатки:

1. Низкая надежность, любой дефект кабеля или соединительного разьема парализует всю сеть (одно из условий согласование сети по волновому сопротивлению).

2.Невысокая производительность, так как только один компьютер в ВС может одновременно использовать всю сеть. Поэтому пропускная способность канала делится между всеми узлами.

Топология звезда. (рис.6.г) В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором,  который находится в центре сети. Основная функция концентратора передача информации оному или всем ПК в зависимости от типа логического структурирования ВС. Концентратор Главное преимущество существенно большая надежность. Любые неприятности с кабелем связанны только с ПК присоединенного к этой линии связи. Только неисправность концентратора может обрушить сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра: запрет на прохождении данных блокированных администратором.

Недостаток: высокая стоимость, возможность наращивания ограниченна числом портов концентратора.

Топология кольцо. Данные передаются по кольцу от ПК к ПК в одном направлении (Token Ring).  Если компьютер распознает данные как свои, тогда он вынимает их из  «кольца» и записывает себе в буфер. В такой топологии необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае отключения станции или выхода из строя связь не была оборванна.

В тоже время «кольцо» является удобной конфигурацией обеспечивающей обратную связь, сделав  оборот, информация возвращается к источнику, что позволяет контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство сети используется для тестирования связей сети и поиска узлов работающих некорректно.

В то время как небольшие сети, как правило, имеют четко выраженную стандартную топологию. Для крупных сетей характерно наличие произвольных связей. Т.е. имеет место подсети которые в совокупности образуют гетерогенную структуру.

Организация совместного использования линий связи.

Как уже было сказано, в ВС используются как индивидуальные линии связи, так и разделяемые (Shared), когда одна линия связи попеременно используется несколькими ПК. В этом случае ( часто используется термин разделяемая среда передачи данных Shared media) возникают две проблемы, Первая – логическое разделение во времени доступа к среде. Вторая – обеспечение нужного качества передаваемых сигналов от нескольких ПК.

Классический пример: топология общая шина. Ни один ПК не может владеть связью индивидуально независимо от других ПК, т.к. при одновременной передачи данных наступает полное искажение информации. В топологии «кольцо» или «звезда» принципиально индивидуальное использование возможно. Но и здесь, как правило, только один ПК имеет право отправлять пакеты другим ПК, т.е. также разделяемая среда.

В сетях из-за существенного времени распространения сигналов по линиям связи (для каждого ПК может отличаться) процедура согласования доступа к линии связи может занимать продолжительный отрезок времени.

Имеется понятие задержек доступа к среде передачи данных в сетях Ethernet, Token Ring, FDDI от коэффициента использования сети  r. Коэффициент использования равен отношению трафика, который должна передавать сеть к ее максимальной пропускной надежности. Суммарный трафик при этом равен сумме интенсивностей трафика генерируемого каждым узлом.  Как правило, коэффициент задержки доступа к среде начиная с 50-60 % имеет ярко выраженный экспотенциальный характер. Оптимальная загрузка не должна превышать 50 % иначе пропускная способность резко падает (для  Ethernet). Для сети  Ethernet допустимое число узлов редко превосходит 30, а при использовании мультимедийных приложений вряд ли превышает 10.

Иногда имеет смысл строить иерархическую сеть с использованием нескольких концентраторов (коммутаторов). В настоящее время иерархическая звезда самая распространенная топология ВС. Здесь индивидуальные линии связи имеют место на нижнем уровне и разделяемая среда на верхнем. Справедливо отметить, что применение коммутаторов существенно увеличивает стоимость ВС. В тоже время на верхнем уровне лишь пара коммутаторов борется за право владения линией.

Адресация ПК.

К адресу узла ВС и схеме его назначения можно предъявить несколько требований:

1.  Уникальность адреса ПК в сети любого масштаба.

2.  Минимум труда администратора при назначения адресов ПК и исключения их дублирования.

3.  Адрес должен иметь иерархическую структуру, удобную для построения больших сетей (например доставка писем по адресам разных стран). Иначе необходимы сложные таблицы соответствия, состоящие из тысяч записей.

4.  Желательно, чтобы адрес имел символьное представление, например www.ngtu.nsk.ru.

5.  Адрес должен иметь компактное представление, чтобы не перегружать коммуникационную аппаратуру.

Видно, что часть требований противоречивы. Символьный адрес всегда требует больше памяти, чем адрес число (плоский адрес). Из-за сложности совмещения, как правило, ПК имеет несколько адресов –имен. Существуют вспомогательные протоколы (ARP – Address Resolution Protocol – протокол разрешения адреса) и службы (DNS – Domain Name System – система доменных имен) которые по имени одного типа определяют имена других типов.

Наибольшее распространение получили три типа адресов.

1.3 Аппаратные адреса (hardware), предназначены для небольшой сети и не имеют иерархичной структуры. Этот адрес компактен, записывается в двоичного или шестнадцатеричного значения, например 037231р13а9. Эти адреса встраиваются в аппаратуру и не требуют ручной работы. Генерируются при каждом новом запуске оборудования, и уникальны в пределах сети.

Недостаток. При замене аппаратуры (сетевого адаптера) изменяется и адрес ПК. При нескольких адаптеров. Также и несколько адресов у одного и того же ПК.

Символьные адреса.  Эти адреса несут четкую смысловую нагрузку и хорошо структурированы. Характерны в частности для сети Internet. Но могут использоваться и в корпоративных сетях. В пределах локальной сети можно использовать младшую часть полного символа.

Числовые составные адреса. Несмотря на удобство символьных адресов. Они имеют переменный формат, длинны и не экономичны для передачи по ВС. Чаще используют составные числовые адреса фиксированного и компактного форматов. Типичные представители это адреса типа IP (сетевой Internen Protocol) и IPX (сетевой Internetworck Packet Exchang сети стека Novell). Здесь имеется деление на старшую и младшую части: адрес сети и номер узла. Такое деление позволяет осуществлять доставку в нужную сеть только на основании номера сети, и только затем используется номер узла.