Сети персональных компьютеров. Технология «общая шина». Топология «кольцо». Локальные сети

Сети персональных компьютеров

Сеть – группа компьютеров, соединенных между собой при помощи специальной аппаратуры, обеспечивающей обмен данными между компьютерами данной группы. Компьютер, подключенный к сети называется рабочей станцией.

Сети бывают одноранговыми и с выделенными серверами. Одноранговая сеть являет собой группу компьютеров с одинаковыми правами, ресурсы нескольких, а может быть и всех рабочих станций могут быть доступны нескольким (всем) компьютерам этой группы, называемой по другому – рабочей группой. В этом случае обеспечивается связь компьютеров с разделением ресурсов каждый с каждым. Под ресурсами понимаются, как правило, диски, принтеры, реже – другая периферия (например – модемы), и совсем редко – память и шины компьютеров. Последнее характерно для высокой степени связанности (интеграции) компьютеров, разного рода транспьютеров и мэйнфреймов. Для группы с выделенным сервером характерно наличие отдельностоящего компьютера, который обеспечивает отработку всех запросов сети, в таких сетях все ресурсы централизованы и сосредоточены на компьютере-сервере. Сервер – программа, предназначенная для решения узкого круга задач, на одном компьютере, отведенном для обслуживания сети, может работать несколько программ-серверов: файл-сервер (предоставление дисков), сервер печати, почтовый сервер (транспортировка почты), и т. д. Сервер по принципу работы – демоническая программа, то есть программа-демон. Демон («не будите спящего демона») большую часть своего времени проводит в спячке на диске, а при поступлении запроса на его имя, ядро операционной системы активизирует (подгружает с диска) соответствующего демона, он обслуживает запрос и некоторое время «болтается» в памяти, уже никому не нужный, если больше запросов не поступает, он опять «укладывается спать», освобождая память для других нужд операционной системы. Такой способ позволяет экономно и рационально использовать память компьютера, что называется по мере надобности, и на нем может одновременно очень много серверов. Надо заметить, само понятие демона пришло из системы Unix. Примерами одноранговых сетей могут служить Novell Netware Lite, Personal Netware, LANtastic, Windows for workgroups и Windows 95. Пример сети с выделенными сервером – все версии Novell Netware.

Чтобы компьютеры могли отличать друг друга, им, как и людям, придумали имена, только, само собой, цифровые, называемые по другому адресами. Когда одна машина хочет обратиться к другой машине, она формирует послание, своего рода конверт, с вложенной в него информацией, на котором машина-отправитель пишет адрес машины-получателя, и отправляет конверт, который, кстати, называется пакетом (с депешей). Пакет, в зависимости, о организации сети, получают либо все, машины либо та, которая должна его получить, но как бы то ни было, при получении, машины смотрят на адрес получателя и сравнивают его со своим собственным адресом, и, при совпадении, анализируют пакет на предмет имеющейся в нем информации. Если указанный в пакете адрес не той машины, что его получила, она его игнорирует. Пакет – это, как правило, целый блок данных.

А теперь о способах организации  сети, которые тоже имеют свое название – топологии. Среди множества топологий можно выделить три основных: общая шина, звезда и кольцо. При организации в топологию «звезда» – требуется некое устройство – хаб (hub – ступица, центр внимания), который будет осуществлять арбитраж сетевых запросов, то есть перенаправлять пакеты от компьютера-отправителя к компьютеру-получателю. Недостатком этой системы является ограниченная емкость арбитра – ведь при незначительном увеличении числа его абонентов резко возрастает сложность самого устройства и скорости его реакции на запросы. Но с другой стороны к достоинствам можно отнести гарантированную доставку пакета адресату и существенную производительность при малом числе абонентов. Гарантированная доставка подразумевает именно гарантированную и именно доставку – отправив пакет, мы ни секунды не сомневаемся: «а дойдет ли он»? По другому это можно сформулировать, да и это более общий случай, как надежность системы. Действительно, отказ одного из компьютеров не приводит к отказу сети в целом, ведь так?

Топология «кольцо» это самая ненадежная топология, самая громоздкая и самая медлительная. При такой организации обрыв ли кабеля, отказ ли одного из компьютеров – крах системы. А работает она так: по кольцу все время перемещается пакет – жетон, который имеет поле (флаг) занятости. Когда компьютер принимает его по входной линии, он может его либо передать дальше, по выходной линии, если он ничего не хочет отправить другим компьютерам, либо вложить в жетон информацию и выставить флаг занятости. Когда другие компьютеры получат «занятый» жетон, они просто переправят его дальше по кругу, пока жетон не дойдет до получателя.  Последний, получив жетон, извлекает из него информацию и сбрасывает флаг, дальше жетон опять идет пустым. Поскольку передача жетона идет по кругу, рано или поздно жетон найдет кому нужно «отдать» данные, а освободившись он сможет опять принят данные и так далее. Надо ли говорить о скоростях в такой сети? Можно, конечно, гонять несколько жетонов, но тогда может возникнуть ситуация, что компьютеры будут только тем и заниматься, что переправлять жетоны, но ведь это не самоцель сетей – сеть нужна чтобы передавать информацию.