Шинная топология
Рабочие станции в любое время,
без прерывания работы всей вычислительной
сети, могут быть подключены к ней или
отключены. Функционирование вычислительной
сети не зависит от состояния отдельной
рабочей станции.
В стандартной
ситуации для шинной сети Ethernet
часто используют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль
с тройниковым соединителем. Выключение
и особенно подключение к такой сети требуют
разрыва шины, что вызывает нарушение
циркулирующего потока информации и зависание
системы.
Новые технологии предлагают
пассивные штепсельные коробки, через
которые можно отключать и / или включать
рабочие станции во время работы вычислительной
сети.
Благодаря тому, что рабочие
станции можно включать без прерывания
сетевых процессов и коммуникационной
среды, очень легко прослушивать информацию,
т.е. ответвлять информацию из коммуникационной
среды.
В ЛВС с прямой (не модулируемой)
передачей информации всегда может существовать
только одна станция, передающая информацию.
Для предотвращения коллизий в большинстве
случаев применяется временной метод
разделения, согласно которому для каждой
подключенной рабочей станции в определенные
моменты времени предоставляется исключительное
право на использование канала передачи
данных. Поэтому требования к пропускной
способности вычислительной сети при
повышенной нагрузке снижаются, например,
при вводе новых рабочих станций. Рабочие
станции присоединяются к шине посредством
устройств ТАР (англ. Terminal Access Point - точка
подключения терминала). ТАР представляет
собой специальный тип подсоединения
к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой
формы внедряется через наружную оболочку
внешнего проводника и слой диэлектрика
к внутреннему проводнику и присоединяется
к нему.
В ЛВС с модулированной широкополосной
передачей информации различные рабочие
станции получают, по мере надобности,
частоту, на которой эти рабочие станции
могут отправлять и получать информацию.
Пересылаемые данные модулируются на
соответствующих несущих частотах, т.е.
между средой передачи информации и рабочими
станциями находятся соответственно модемы
для модуляции и демодуляции. Техника
широкополосных сообщений позволяет одновременно
транспортировать в коммуникационной
среде довольно большой объем информации.
Для дальнейшего развития дискретной
транспортировки данных не играет роли,
какая первоначальная информация подана
в модем (аналоговая или цифровая), так
как она все равно в дальнейшем будет преобразована.
Характеристики топологий вычислительных
сетей приведены в таблице.
Характеристики |
Топология |
| |
Звезда |
Кольцо |
Шина |
Стоимость расширения |
Незначительная |
Средняя |
Средняя |
Присоединение абонентов |
Пассивное |
Активное |
Пассивное |
Защита от отказов |
Незначительная |
Незначительная |
Высокая |
Характеристики |
Топология |
| |
Звезда |
Кольцо |
Шина |
Размеры системы |
Любые |
Любые |
Ограниченны |
Защищенность от прослушивания |
Хорошая |
Хорошая |
Незначительная |
Стоимость подключения |
Незначительная |
Незначительная |
Высокая |
Поведение системы при высоких
нагрузках |
Хорошее |
Удовлетворительное |
Плохое |
Возможность работы в реальном
режиме времени |
Очень хорошая |
Хорошая |
Плохая |
Разводка кабеля |
Хорошая |
Удовлетворительная |
Хорошая |
Обслуживание |
Очень хорошее |
Среднее |
Среднее |
Древовидная структура ЛВС.
На ряду с известными топологиями
вычислительных сетей кольцо, звезда и
шина, на практике применяется и комбинированная,
на пример древовидна структура. Она образуется
в основном в виде комбинаций вышеназванных
топологий вычислительных сетей. Основание
дерева вычислительной сети располагается
в точке (корень), в которой собираются
коммуникационные линии информации (ветви
дерева).
Вычислительные сети с древовидной
структурой применяются там, где невозможно
непосредственное применение базовых
сетевых структур в чистом виде. Для подключения
большого числа рабочих станций соответственно
адаптерным платам применяют сетевые
усилители и / или коммутаторы. Коммутатор,
обладающий одновременно и функциями
усилителя, называют активным концентратором.
На практике
применяют две их разновидности,
обеспечивающие подключение соответственно
восьми или шестнадцати линий.
Устройство к которому
можно присоединить максимум три станции,
называют пассивным концентратором. Пассивный
концентратор обычно используют как разветвитель.
Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой
для подключения пассивного концентратора
является то, что максимальное возможное
расстояние до рабочей станции не должно
превышать нескольких десятков метров.
Типы построения сетей
по методам передачи информации.
Локальная сеть Token Ring
Этот стандарт разработан фирмой
IBM. В качестве передающей среды применяется
неэкранированная или экранированная
витая пара (UPT или SPT) или оптоволокно.
Скорость передачи данных 4 Мбит/с или
16Мбит/с. В качестве метода управления
доступом станций к передающей среде используется
метод - маркерное кольцо (Тоken Ring). Основные
положения этого метода:
¨ устройства подключаются к
сети по топологии кольцо;
¨ все устройства, подключенные
к сети, могут передавать данные, только
получив разрешение на передачу (маркер);
¨ в любой момент времени только
одна станция в сети обладает таким правом.
Типы пакетов.
В IВМ Тоkеn Ring используются три
основных типа пакетов:
¨ пакет управление/данные (Data/Соmmand
Frame);
¨ маркер (Token);
¨ пакет сброса (Аbort).
Пакет Управление/Данные. С помощью
такого пакета выполняется
передача данных или
команд управления работой сети.
Маркер. Станция может начать
передачу данных только после получения
такого пакета, В одном кольце может быть
только один маркер и, соответственно,
только одна станция с правом передачи
данных.
Пакет Сброса. Посылка такого
пакета называет прекращение любых передач.
В сети можно
подключать компьютеры по топологии
звезда или кольцо.
Локальная сеть Arknet.
Arknet (Attached Resource Computer NETWork ) - простая,
недорогая, надежная и достаточно гибкая
архитектура локальной сети. Разработана
корпорацией Datapoint в 1977 году. Впоследствии
лицензию на Аrcnet приобрела корпорация
SМС (Standard Microsistem Corporation), которая стала
основным разработчиком и производителем
оборудования для сетей Аrcnet. В качестве
передающей среды используются витая
пара, коаксиальный кабель (RG-62) с волновым
сопротивлением 93 Ом и оптоволоконный
кабель. Скорость передачи данных - 2,5 Мбит/с.
При подключении устройств в Аrcnet применяют
топологии шина и звезда. Метод управления
доступом станций к передающей среде -
маркерная шина (Тоken Bus). Этот метод предусматривает
следующие правила:
¨ Все устройства, подключенные
к сети, могут передавать данные
¨ только получив разрешение
на передачу (маркер);
¨ В любой момент времени только
одна станция в сети обладает таким правом;
¨ Данные, передаваемые одной
станцией, доступны всем станциям сети.
Основные принципы работы.
Передача каждого байта в Аrcnet
выполняется специальной посылкой ISU(Information
Symbol Unit - единица передачи информации),
состоящей из трех служебных старт/стоповых
битов и восьми битов данных. В начале
каждого пакета передается начальный
разделитель АВ (Аlегt Вurst), который состоит
из шести служебных битов. Начальный разделитель
выполняет функции преамбулы пакета.
В Аrcnet определены 5 типов пакетов:
1. Пакет IТТ (Information To Transmit) - приглашение
к передаче. Эта посылка передает управление
от одного узла сети другому. Станция,
принявшая этот пакет, получает право
на передачу данных.
2. Пакет FBE (Free Buffeг Еnquiries) - запрос
о готовности к приему данных. Этим пакетом
проверяется готовность узла к приему
данных.
3. Пакет данных. С помощью этой
посылки производиться передача данных.
4. Пакет АСК (ACKnowledgments) - подтверждение
приема. Подтверждение готовности к приему
данных или подтверждение приема пакета
данных без ошибок, т.е. в ответ на FBE и пакет
данных.
5. Пакет NAK ( Negative AcKnowledgments) - неготовность
к приему. Неготовность узла к приему данных
( ответ на FBE ) или принят пакет с ошибкой.
В сети Arknet можно использовать
две топологии: звезда и шина.
Локальная сеть Ethernet
Спецификацию Ethernet в конце семидесятых
годов предложила компания Xerox Corporation.
Позднее к этому проекту присоединились
компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation.
В 1982 году была опубликована спецификация
на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet институтом
IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3. Различия
между ними незначительные.
Основные принципы работы.
На логическом уровне в Ethernet
применяется топология шина :
¨ все устройства, подключенные
к сети, равноправны, т.е. любая станция
может начать передачу в любой момент
времени( если передающая среда свободна);
¨ данные, передаваемые одной
станцией, доступны всем станциям сети.
Сетевые операционные
системы для локальных сетей.
Основное направление развития
современных Сетевых Операционных Систем
(Network Operation System - NOS ) - перенос вычислительных
операций на рабочие станции, создание
систем с распределенной обработкой данных.
Это в первую очередь связано с ростом
вычислительных возможностей персональных
компьютеров и все более активным внедрением
мощных многозадачных операционных систем:
OS/2, Windows NТ, Windows 95. Кроме этого внедрение
объектно-ориентированных технологий
(ОLЕ, DСЕ, IDAPI) позволяет упростить организацию
распределенной обработки данных. В такой
ситуации основной задачей NOS становится
объединение неравноценных операционных
систем рабочих станций и обеспечение
транспортного уровня для широкого круга
задач: обработка баз данных, передача
сообщений, управление распределенными
ресурсами сети (directoгу/namе service).
В современных NOS применяют три
основных подхода к организации управления
ресурсами сети.
Первый - это Таблицы Объектов
(Bindery). Используется в сетевых операционных
системах NetWare 28б и NetWare v3.1х. Такая таблица
находится на каждом файловом сервере
сети. Она содержит информацию о пользователях,
группах, их правах доступа к ресурсам
сети (данным, сервисным услугам и т.п.).
Такая организация работы удобна, если
в сети только один сервер. В этом случае
требуется определить и контролировать
только одну информационную базу. При
расширении сети, добавлении новых серверов
объем задач по управлению ресурсами сети
резко возрастает. Администратор системы
вынужден на каждом сервере сети определять
и контролировать работу пользователей.
Абоненты сети, в свою очередь, должны
точно знать, где расположены те или иные
ресурсы сети, а для получения доступа
к этим ресурсам - регистрироваться на
выбранном сервере. Конечно, для информационных
систем, состоящих из большого количества
серверов, такая организация работы не
подходит.
Второй подход используется
в LANServer и LANMahager - Структура Доменов (Domain).
Все ресурсы сети и пользователи объединены
в группы. Домен можно рассматривать как
аналог таблиц объектов (bindery), только здесь
такая таблица является общей для нескольких
серверов, при этом ресурсы серверов являются
общими для всего домена. Поэтому пользователю
для того чтобы получить доступ к сети,
достаточно подключиться к домену (зарегистрироваться),
после этого ему становятся доступны все
ресурсы домена, ресурсы всех серверов
и устройств, входящих в состав домена.
Однако и с использованием этого подхода
также возникают проблемы при построении
информационной системы с большим количеством
пользователей, серверов и, соответственно,
доменов. Например, сети для предприятия
или большой разветвленной организации.
Здесь эти проблемы уже связаны с организацией
взаимодействия и управления несколькими
доменами, хотя по содержанию они такие
же, как и в первом случае.
Третий подход - Служба Наименований
Директорий или Каталогов (Directory Name Services
- DNS) лишен этих недостатков. Все ресурсы
сети: сетевая печать, хранение данных,
пользователи, серверы и т.п. рассматриваются
как отдельные ветви или директории информационной
системы. Таблицы, определяющие DNS, находятся
на каждом сервере. Это, во-первых, повышает
надежность и живучесть системы, а во-вторых,
упрощает обращение пользователя к ресурсам
сети. Зарегистрировавшись на одном сервере,
пользователю становятся доступны все
ресурсы сети. Управление такой системой
также проще, чем при использовании доменов,
так как здесь существует одна таблица,
определяющая все ресурсы сети, в то время
как при доменной организации необходимо
определять ресурсы, пользователей, их
права доступа для каждого домена отдельно.
В настоящее время по оценке
компании IDC наиболее распространенными
являются следующие сетевые операционные
системы:
¨ NetWare v2.х и vЗ.х, Nowell Inc. 65%
¨ LAN Server, IВМ Согр. 14%
¨ LAN Manager, Microsoft Corp. 3%
¨ VINES, Ваnуаn Systems Inc. 2%
Рассмотрим более подробно возможности
этих и некоторых других сетевых операционных
систем и требования, которые они предъявляют
к программному и аппаратному обеспечению
устройств сети.
NetWare 3.11, Nowell Inc.
Отличительные черты:
¨ самая эффективная файловая
система среди современных NOS;
¨ самый широкий выбор аппаратного
обеспечения
Основные характеристики и требования
к аппаратному обеспечению.
¨ Центральный процессор: 38б
и выше.
¨ Минимальный объем жесткого
диска: 9 МБайт.
¨ Объем ОП (Оперативной Памяти)
на сервере: 4 МБайт - 4ГБайт.
¨ Минимальный объем ОП РС (Рабочей
Станции) клиента: б40 Кбайт.
¨ Операционная система: собственная
разработка Nowell
¨ Протоколы: IРХ/SРХ.
¨ Мультипроцессорность: нет.
¨ Количество пользователей:
250.
¨ Максимальный размер файла:
4ГБайт.
¨ Шифрование данных: нет.
¨ Монитор UPS: есть.
¨ ТТS: есть.
¨ Управление распределенными
ресурсами сети: таблицы bindeгу на сервере.
¨ Система отказоустойчивости:
дублирование дисков, зеркальное отражение
дисков, SFT II,SFT III, поддержка накопителя
на магнитной ленте, резервное копирование
таблиц bindery и данных.
¨ Компрессирование данных:
нет.
¨ Фрагментация блоков ( Block suballocations):
нет.
¨ Файловая система клиентов:
DOS, Windows, Мас(доп.), ОS/2(доп.), UNIX(доп.), Windows
NT.
LAN Server, IВМ Согр.
Отличительные черты:
¨ использование доменной организации
сети упрощает управление и доступ к ресурсам
сети;