30251-1 (ВС и системы телекоммуникаций), страница 2

Достоинства одноранговых сетей:

Наиболее просты в установке и эксплуатации.

В сети любой компьютер, имеющий ресурсы для совместного использования, может быть сервером.

Для сервера сети не требуется специальная ОС. Он работает под управлением обычной DOS.

Недостатки:

• в условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты информации. Поэтому такой способ организации сети используется для сетей с небольшим количеством компьютеров и там, где вопрос защиты данных не является принципиальным.

В сети с централизованным управлением при установке сети заранее выделяются одна или несколько машин, управляющих обменом данных по сети (административные АбС). Диски выделенных машин (серверов) доступны всем остальным компьютерам сети. Остальные компьютеры (рабочие станции) имеют доступ к дискам файл-сервера и совместно используемым принтерам. С одной рабочей станции нельзя работать с дисками других станций.

Основным достоинством сети с централизованным управлением является более высокий уровень защиты данных.

К недостаткам централизованной сети, по сравнению с одноранговыми сетями, относятся:

Необходимость дополнительной ОС для сервера.

Сложность установки и модернизации сети.

Необходимость предварительного определения файл-сервера.

3 вопрос.

Топология (topology) - идентифицирует схему проводных соединений в сети.

В условиях звездообразной (радиальной) структуры (рис.2.1) организуется центральный узел (хаб, концентратор), через который посылаются все сообщения от АбС. Для подсоединения АбС к хабу используется витая пара проводов. Хаб представляет собой маленькую коробочку, к которой подсоединен пучок кабелей. Таким образом хаб обеспечивает связь компьютеров (АбС) друг с другом (аналогично коммутатору в телефонной сети).

Основным достоинством звездообразной структуры является независимость каждого радиального направления от остальных, т.е. неполадки на одном из участков кабеля никак не повлияют на работу остальных пользователей.

Недостатки:

Для каждой АбС требуется прокладка “своего” кабеля.

Зависимость от надежности хаба (концентратора).

Невысокая скорость работы.

Рис.2.1. Звездообразная структура сети.

Наиболее распространенной топологией сети является топология типа “шина”. В этом случае все сетевые компьютеры (АбС) связаны линейно (рис.2.2) с помощью коаксиального кабеля.

Рис.2.2. Шинная архитектура сети.

Достоинства:

Относительно высокая надежность и скорость передачи.

Сеть можно легко развивать, добавляя новые разветвления.

Рис.2.3. Шинная архитектура сети с разветвлением.

Недостатки:

при разрыве кабеля сеть теряет работоспособность.

ИВС на базе кольцевого канала передачи данных представлена на рис.2.4. В качестве точек подключения АбС в кольцо вставляются простейшие аппараты, называемые повторителями. Задачей повторителя является небольшая задержка проходящего через него пакета и усиление сигналов, передающих информацию. Указанная задержка необходима для того , чтобы станция могла, прочтя заголовок информации в проходящем мимо нее пакете, сделать в этом пакете необходимые пометки.

Рис.2.4. ИВС на базе кольцевого канала.

Существует несколько способов передачи информации через кольцо. Суть наиболее распространенного заключается в следующем. По кольцу в одном направлении движутся один за другим электронные “конверты”. Каждый из “конвертов” является группой электронных сигналов, чередующихся с паузой. Посылая сигналы во время паузы, можно заполнить “конверт” и превратить его в пакет или блок информации.

Структура циклического кольца проста, но имеет существенный недостаток. При обрыве кольца прекращается работа всей информационной сети. Поэтому в реальных сетях предпочтение отдается модернизированным кольцам.

Первая модернизация заключается в том, что в ЛВС используются 2 циклических кольца. В нормальном режиме передача информации ведется по обоим кольцам, но в разные стороны.

Рис.2.5. ИВС с 2 циклическими кольцами в аварийном режиме.

При обрыве два кольца замыкаются в единое целое кольцо.

Например, при обрыве в точках “аа” АбС, расположенные рядом с точками разрыва, переходят в аварийный режим. В этом режиме, кроме выполнения своих функций, каждая из АбС замыкает друг с другом внешнее и внутреннее теперь уже полукольцо в одно единое кольцо.

На следующем рисунке представлен еще один вид модернизации кольца. Вторая модернизация циклического кольца заключается в изменении топологии так, как это показано на рис.2.6. В центре устанавливается коммутатор. От коммутатора ко всем повторителям проведены лучи кольцевого канала.

Рис.2.6 Лучевое циклическое кольцо.

Коммутатор имеет столько переключателей, сколько может работать систем в ИВС. Когда переключатели находятся в таком положении, как представлено на рис. 2.6, пакеты проходят через каждую систему. Если в одном из лучей произошел обрыв, кольцо разрывается. В этом случае соответствующий переключатель коммутатора замыкается, восстанавливая движение по кольцу, но уже мимо вышедшего из строя луча и связанной с ним системы. Поврежденный луч отключается от кольца для ремонта.

Основное преимущество циклического кольца - высокая скорость передачи данных. Однако следует иметь в виду, что время передачи информации по кольцу зависит не только от скорости работы канала, но и числа систем включенных в сеть. Это связанно с тем, что около каждой системы конверт должен сделать остановку. Основным недостатком циклического кольца является его высокая стоимость и сложность включения систем.

Тема 3. Технические средства реализации физического и канального уровней локальной сети

1 вопрос.

Комитет по стандартизации ЛВС IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) уточнил структуру уровней 1 и 2 взаимодействия открытых систем, утвержденную Международной организацией стандартов (рис.3.1).

Канальный уровень делится на два подуровня:

Управление логическим каналом LLC (Logical Link Control). На этом уровне осуществляется передача кадров между станциями, включая исправление ошибок.

Управление доступом к передающей среде MAC ( Medium Access Control). Этот уровень определяет технологию работы сети, которая была описана в разделе 2.

Физический уровень делится на три подуровня:

Передача физических сигналов PS (Physical Signaling).

Интерфейс с устройством доступа AUI (Access-Unit Interface). Интерфейс представляет собой кабель, позволяющий размещать устройства PS на некотором расстоянии от носителя информации.

Подключение к физической среде PMA (Physical Medium Attachment).

Рис.3.1. Эталонная модель IEEE.

2 вопрос.

В качестве физической среды передачи наиболее часто используются: витая пара проводов (рис.3.2), коаксиальный кабель (рис.3.3), оптоволоконные линии (рис.3.4).

Рис.3.2 Двухпроводная линия (витая пара проводов).

Рис.3.3 Коаксиальный кабель.

Рис.3.4 Оптоволоконный проводник

с преобразователем (дешифратором).

Двухпроводная линия TP ( Twisted Pair) является наиболее дешевым носителем данных, ранее применяемых для обеспечения телефонных коммуникаций.

Основные достоинства:

Низкая стоимость.

Простота монтажных работ по подключению абонента к ЛВС.

Недостатки:

Обязательно требуется hub (концентратор) при построении сети.

Плохая защищенность от электрических помех (без экранирования). Возможно экранирование (экранирование - металлическая оплетка вокруг отдельно скрученных проводов), но от этого увеличивается стоимость.

Простота несанкционированного подключения.

Жесткие ограничения на дальность (до 100 м между хабом и ПК, реально всего 23 м ) и скорость передачи (до 10 Мбит/с).

Витая пара может быть использована только в звездообразных ЛВС.

Коаксиальный кабель (Coaxial cable, обозначение: 10base2 - тонкий, 10base5-толстый) имеет среднюю цену, хорошо помехозащищен и применяется для связи на большие расстояния. В ЛВС применяются два основных вида коаксиального кабеля:

Широкополосный толстый (10base5 - протяженность 500 м).

Широкополосный тонкий (10base2 - протяженность 200 м).

В любом случае коаксиальный кабель состоит из четырех частей (рис.3.3):

Внутренний проводник.

Слой изолирующего покрытия.

Экран.

Наружное пластиковое покрытие.

Оптоволоконные линии передают световые сигналы или сигналы в инфракрасном диапазоне. Кабель состоит из светопроводящего наполнителя на кремниевой или пластмассовой основе, заключенного в материал с низким коэффициентом преломления. Благодаря этому световые лучи отражаются от внутренней поверхности кабеля, и потери световой энергии сокращаются до минимума.

Для обмена информацией по оптоволоконному кабелю необходимо преобразовывать электрические сигналы в световые при передачи информации и, наоборот - световые в электрические при приеме. В первом случае используются светодиоды, во втором случае - фотодиоды.

Достоинство:

Небольшая масса.

Скорость передачи больше 1Гбит/с.

Невосприимчивость к электрическим помехам.

Полностью пожаро- и взрывобезопасны.

Дальность передачи более 50 км.

Обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений очень сложна.

Недостатки:

высокая стоимость;

сигнал может передаваться только в одном направлении.

Применяется там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача данных на очень большие расстояния без использования повторителей. Оптоволоконные линии используются при организации сети типа кольцо.

Каждый из указанных носителей отличается по ряду показателей, сравнительная характеристика значений которых представлена в табл. 3.1

Таблица 3.1

Сводная характеристика передающих сред

3 вопрос.

Принцип передачи сигналов в ЛВС во многом определяется физической средой. Одним из важных моментов процесса передачи является кодирование информации. Пример кодирования представлен на рис.3.5.

0 1 1 0 1 1 0

интервал времени для передачи сигнала