Особенности локальных сетей.

Важной особенностью локальных сетей является обязательное наличие администратора сети. Среди задач администратора следует выделить четыре основных:

• надежное функционирование сети (Reliability);

• защита от сбоев электропитания (использование UPS);

• защита данных (использование Disk Arrays);

• разграничение прав доступа (назначение Privileges).

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится прежде всего к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля (или спектра сигнала), возможные и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети.

Существует три «классических» топологии сети:

· шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи и информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам;

· звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи;

· кольцо (ring), при которой каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута в «кольцо».

Каждая из топологий поддерживается необходимым оборудованием, имеет свои преимущества и недостатки.

Топология «шина».

Топология «шина» своей структурой предполагает идентичность сетевого оборудования компьютеров и равноправие всех абонентов сети. При таком соединении компьютеры могут передавать данные только по очереди. При одновременной передаче информация будет искажаться в результате наложения (коллизии). Поэтому здесь реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно).

Этой топологии не страшны отказы отдельных компьютеров, так как все остальные компьютеры сети могут нормально продолжать обмен, однако из-за особенностей распространения электрических сигналов по линиям связи при повреждении кабеля прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались соединенными между собой. Короткое замыкание в любой точке кабеля шины выводит из строя всю сеть. При прохождении по линии связи сети с топологией «шина» информационные сигналы ослабляются, поэтому для увеличения длины сети часто используют несколько сегментов, соединенных между собой с помощью специальных восстановителей сигналов - репитеров, или повторителей.

Топология «звезда».

«Звезда» - это топология с выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты сети. Весь обмен информацией идет только через центральный компьютер и его сетевое оборудование сложнее, чем оборудование периферийных абонентов. Никакие конфликты в сети с топологией «звезда» в принципе невозможны, так как управление полностью централизовано. Ясно, что выход из строя периферийного компьютера никак не отразится на функционировании оставшейся части сети, зато любой отказ центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной. В данной топологии на каждой линии связи находятся только два абонента: центральный и один из периферийных. Обычно, для их соединения используется две линии связи, каждая из которых передает информацию только в одном направлении. Таким образом, на каждой линии связи имеется один приемник и один передатчик.

Звезда, показанная на рис. 9.1, носит название пассивной звезды, где в центре помещается не компьютер, а концентратор (hub), выполняющий ту же функцию, что и репитер. Фактически здесь мы имеем дело с шинной топологией, так как информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам, а центрального абонента не существует. В последнее время пассивная звезда все больше вытесняет истинную шину.

Рис. 9.1. Топология пассивная «звезда»

Для локальных сетей в качестве кабельных сред передачи данных используются коаксиальный кабель, витая пара или оптоволоконный кабель. При этом кроме повторителей и концентраторов может использоваться следующее сетевое оборудование:

· мосты (bridge) – для объединения локальных сетей и изоляции внутреннего трафика подсетей;

· коммутаторы (switch) – для высокоскоростного одновременного соединения нескольких пар абонентов;

• маршрутизаторы (router) – для управления путями передачи данных в сегментированных сетях.

Ethernet –самая распространенная технология используемая при создании локальных сетей. Технологии Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet обеспечивают скорость передачи данных соответственно 10, 100 и 1000 Мбит/с. Все технологии используют один метод доступа – CSMA/CD (Carrier Sense Multiply Access with Collision Detection), одинаковые форматы кадров, работают в полу- и полнодуплексном режимах. Метод предназначен для среды, разделяемой всеми абонентами сети.

Для реализации беспроводных сред передачи данных Wi-Fi (Wireless Fidelity) используется стандарт RadioEthernet IEEE 802.11, при котором абоненты также имеют равноправный доступ к общему каналу передач. Подобно проводному Ethernet, стандарт определяет протокол использования единой среды передачи CSMA/CD. Вероятность коллизий беспроводных узлов минимизируется путем предварительной посылки короткого сообщения, называемого ready to send (RTS), оно информирует другие узлы о продолжительности предстоящей передачи и адресате. Это позволяет другим узлам задержать передачу на время, равное объявленной длительности сообщения. Приемная станция должна ответить на RTS посылкой clear to send (CTS). Это позволяет передающему узлу узнать, свободна ли среда и готов ли приемный узел к приему. После получения пакета данных приемный узел должен передать подтверждение (ACK) факта безошибочного приема. Если ACK не получено, попытка передачи пакета данных будет повторена.