Логическая шинная топология

Ethernet - наиболее известный пример сети с логической шинной топологией - является самым популярным типом локальной сети. Топология Ethernet - не то же самое, что физическая шинная топология (эта концепция не всегда легко воспринимается и приходится ее повторять для лучшего усвоения).

Как работает сеть с логической шинной топологией? Говоря простым языком, каждый раз, когда у какого-либо узла сети оказываются данные для другого узла, то первый узел производит "оповещение" всей сети. Все остальные узлы "слушают" сеть и проверяют, предназначены эти данные для них или нет. Если предназначены, то они "оставляют их себе", если нет - игнорируют. Каждая плата Ethernet имеет специфический (выделенный специально для нее) 48-битовый адрес, и каждая "порция" данных, путешествующая по сети, направляется по адресу платы в тот узел, который должен принять данные.

А что произойдет, если пакет предназначен сразу для нескольких рабочих станций? Сетевое программное обеспечение может дать указание плате Ethernet "прослушивать" определенные групповые адреса. Если пакет адресован всей сети, то его целевой адрес должен быть равен 1s, и его должна принять каждая плата.

Кто бы и что бы ни передал в сеть, его услышат все.

В сети с шинной топологией каждая рабочая станция может посылать информацию в модуле сигналов, называемом пакетом. Данные, передаваемые по сети любого типа, должны удовлетворять жестко заданному формату - формату кадра канального уровня (Data Link Layer Frame), который используют для упорядочивания данных. Этот формат определен на канальном уровне модели OSI.

Перед тем как рабочая станция начнет широковещательную передачу в сеть, она прослушивает "эфир" и определяет, не пользуется ли сейчас сетью кто-либо еще. Если сеть свободна, рабочая станция начинает широковещательную передачу.

Наибольшая проблема в методе широковещательной сетевой передачи - расстояние. Если расстояние между двумя компьютерами в одной и той же сети (назовем их Узел А и Узел Б) слишком велико, они могут не услышать сигналов друг друга в линии связи. Если они не могут "слышать" друг друга, то Узел А не может сказать, передает информацию Узел Б или нет. Думая, что все тихо, Узел А может начать свою передачу, когда Узел Б еще передает данные. Если это случится, и два узла будут передавать информацию одновременно, произойдет конфликт пакетов, приводящий к "пульсации" частоты сигнала в кабеле. Первый же узел, который заметит возросшую пульсацию частоты сигнала, пошлет высокочастотный сигнал, отменяющий все другие, и сообщит всем узлам, что случился конфликт, и что все узлы сети должны остановить передачу пакетов. Далее каждый узел "молчит" в течение некоторого промежутка времени, продолжительность которого задается случайным образом, после чего повторно делает попытку широковещательной передачи. Прежде чем отказаться от новых попыток, они делают это до 16 раз.

Использование кабелей, длина которых не превышает допустимой величины, снижает шанс возникновения конфликта, поскольку узлы смогут услышать широковещательную передачу других узлов. (Например, применительно к сети Ethernet это значит, что участок кабеля не должен превышать 185 метров. В противном случае сигнал следует усиливать.) Фактически, метод работы сети с логической шинной топологией увеличивает вероятность возникновения конфликтов пакетов. Если узел не может выполнить широковещательную передачу, пока сеть занята, то что же случится, когда линия связи освободится, а несколько узлов уже будут иметь данные для передачи? Они внезапно начнут одновременно передавать свою информацию, в результате чего снова могут возникнуть конфликты.

Учтите, что описанная выше процедура имеет место в сетевых платах Ethernet. Поэтому, если вы намереваетесь использовать топологию Ethernet, во всех узлах сети должны быть установлены платы Ethernet. Сеть Ethernet может быть построена на базе физической шинной, звездообразной или кольцевой топологии.

Примечание

Сеть Ethernet не является единственным примером использования логической шинной топологии, однако это наиболее известный ее пример. Другие сети, в которых используется логическая шинная топология, включая LANtastic фирмы Artisoft и LocalTalk/AppleTalk, построены на базе компьютеров Macintosh. Сеть LocalTalk способна передавать только четверть миллионов бит в секунду, но в ней используются многие базовые принципы построения сети Ethernet.