Локальные вычислительные сети. Архитектуры ЛВС. Методы доступа. Принцип работы. Маршрутизация, коммутация, протоколы, адресация

2.2.27.               Локальные вычислительные сети. Архитектуры ЛВС. Методы доступа. Принцип работы. Маршрутизация, коммутация, протоколы, адресация. Семиуровневая модель ISO. Intranet. Техническое обеспечение.

Лока́льная вычисли́тельная сеть (ЛВС, Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование).

Топология ЛВС:

1. Шина (Bus)

В этой топологии все компьютеры соединяются друг с другом одним кабелем. Посланные в такую сеть данные передаются всем компьютерам, но обрабатывает их только тот компьютер, аппаратные MAC-адрес сетевого адаптера которого записан в кадре как адрес получателя. Топология проста и дешева в реализации, но имеет ряд недостатков:

- такие сети трудно расширять

- в каждый момент времени передачу может вести лишь один из компьютеров, в противном случае возникает искажение сигнала (столкновение или коллизия)

- невысокая надежность

2. Кольцо (Ring)

В данной топологии каждый из компьютеров соединяется с двумя другими так, чтобы от одного он получал информацию, а второму передавал ее. Последний компьютер подключается к первому и кольцо замыкается.

Преимущества:

- каждый из компьютеров выступает в роли поворителя

- топология обладает высокой устойчивостью к перегрузкам

Недостатки:

- время передачи может быть достаточно большим

- подключение к сети нового компьютера требует остановки всей сети

- выход из строя одного компьютера нарушет работу всей сети

- обрыв или короткое замыкание в любом из кабелей кольца нарушает работу всей сети

3. Звезда (Star)

Топология «Звезда» (Active Star). К мощному центральному компьютеру подключены все остальные абоненты сети. Все потоки данных идет исключительно через центральные компьютер. Такие сети встречаются довольно редко.

Топология  «Звезда-шина» (Star Bus). Периферийные компьютеры подключены не к центральному компьютеру, а к концентратору.

Преимущества:

- надежность

- легкость при обслуживании и устранении проблем

- защищенность

Вместо концентраторов могут быть использованы более «интеллектуальные» сетевые устройства.

4. Дерево (Tree) Гибридная топология

Объединение нескольких звезд. Именно эта топология является наиболее распространенной.

Способ доступа к среде передачи – набор правил, определяющих, как именно компьютеры должны принимать и отправлять данные по сети.

1. Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA/CD) – все компьютеры (множественный доступ) «слушают» кабель (контроль несущей), чтобы определить, передаются по нему данные или нет. Если кабель свободен, любой компьютер может начать передачу; тогда все остальные компьютеры должны ждать, пока кабель не освободится. Если компьютеры начали передачу одновременно, и возникло столкновение, то все они приостанавливают передачу (обнаружение столкновений), каждый – на разные промежутки времени, после чего ретранслируют данные.

Этот метод используется в наиболее популярной сегодня технологии Ethernet.

2. Множественный доступ с контролем несущей и предотвращением столкновений (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance – CSMA/CA). Метод отличается от предыдущего тем, что перед передачей данных компьютер посылает в сеть специальный небольшой пакет, сообщая остальным компьютерам о своем намерении начать трансляцию. Эти уведомления увеличивают общую нагрузку на сеть, понижая ее пропускную способность, однако они необходимы, например, для работы беспроводных сетей.

3.  В сетях с передачей маркера от одного компьютера к другому по кольцу постоянно курсирует небольшой блок данных (маркер). Если у компьютера, получившего его, нет информации для передачи, он просто пересылает его дальше. Если же такая информация имеется, компьютер «захватывает» маркер, дополняет его данными и отсылает следующему компьютеру по кругу. Такой информационный пакет передается от компьютера к компьютеру, пока не достигнет станции назначения. В таких сетях невозможны ни столкновения, ни временные задержки