ТОПОЛОГИИ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Вот определение топологии локальной сети [1]: под топологией вы­числительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которо­го соответствуют компьютерные сети (иногда и другое оборудование на­пример, концентраторы), а ребрам — физические связи между ними.

Рис. 3.7. Кольцевая топология локальных сетей

О простейшей топологии мы говорили в начале этого раздела: это од­на связь, соединяющая два узла. На нее похожа так называемая кольце­вая топология (рис. 3.7), когда все узлы сети соединены в кольцо.При этом данные, как правило, передаются от компьютера к компьюте­ру в одном направлении. Эта топология используется в некоторых типах локальных сетей.

Рис. 3.8. Топология «Общая шина»В свое время эта топология была чрезвычайно распространена: ста­рые сети на основе коаксиального кабеля можно встретить и сегодня.

Второй серьезный недостаток топологии общей шины состоит в том, что пропускная способность линии делится между всеми компьютерами сети. Этого недостатка отчасти лишена сеть, построенная по топологии «звезда» (рис. 3.9). Центром такой «звезды» может быть повторитель или коммутатор.

•

• Если сделать центром «звезды» коммутатор, который позволяет одновременное общение нескольких компьютеров, получается качественно иная сеть.

Но если в некоторый момент сразу несколько компьютеров захотят общаться с одним и тем же компьютером, этот «плюс» окажется несуще­ственным. Для нас важнее другое преимущество «звезды»: ее надеж­ность. Повреждение одного кабеля или разъема отрежет от сети — «звезды» всего один компьютер, а сеть в целом останется рабочей.

Недостаток «звезды» состоит в сравнительно высокой стоимости оборудования. И все же «звездная» топология — самая распространен­ная сегодня топология локальных сетей по технологии Ethernet. В каче­стве центра сети все чаще используется коммутатор: из-за его дешевиз­ны такое решение оправдывает себя даже в простой домашней сети.

Разновидностью топологии «звезда» является топология, соединяю­щая в иерархическую структуру сразу несколько сетей, построенных по топологии «звезда». Дело в том, что коммутаторы могут объединяться в иерархическую сеть. Для достаточно больших сетей это оправданно. В результате такого объединения получаем «иерархическую звезду».

Следующая разновидность — полносвязнаятопология. В этом случае каждый компьютер сети имеет по одному интерфейсу для связи с други­ми. Например, в сети из пяти компьютеров (рис. 3.10) каждый из них должен иметь по четыре сетевых адаптера, а количество связей между всеми этими компьютерами достигнет десяти.

Не слишком рационально, не так ли? Ведь в случае обычной «звезды» для пяти компьютеров понадобилось бы всего пять связей и хватило бы пяти сетевых карт, — правда, пришлось бы «украсить» центр звезды кон­центратором, но это не меняет обшей картины.

Ячеистаятопология — вариант полносвязной. Здесь отсутствует часть связей между узлами. Такая топология присуща глобальным сетям: в них от некоторых узлов линии связи могут идти к нескольким другим узлам.

Если же говорить о глобальных сетях в целом, равно как и о сложных, больших локальных сетях предприятий, то окажется, что существуют так называемые смешанные топологии, — несколько разнородных локаль­ных сетей, связанных общими магистралями в единую сеть.

В сетях любой топологии, кроме полносвязной, вынужденно приме­няется совместное использование линий связи. Линии связи, использу­емые несколькими устройствами передачи данных, еще называют разде­ляемыми линиями связи. Самым характерным примером использования разделяемой линии передачи данных является сеть, построенная по тех­нологии Ethernet на базе коаксиального кабеля.

Сеть, построенная по топологии «звезда» на основе повторителя, ло­гически очень похожа на сеть, в основе которой лежит коаксиальный ка­бель. Разница лишь в том, что каждый компьютер связан с повторителем индивидуальным кабелем в отличие от сети на коаксиале, где компьюте­ры связаны одним кабелем или сегментами кабеля, объединенными в единую линию передачи данных. Обратите внимание: в сети с повто­рителем, несмотря на наличие отдельных линий связи, все кабели со­ставляют единую среду передачи данных. Такая сеть надежнее, чем сеть на коаксиале, но не имеет принципиальных преимуществ перед ней. А вот звездообразная топология с коммутатором в центре — это пример использования индивидуальных линий связи и индивидуальной среды передачи данных. Коммутатор способен одновременно связывать не­сколько компьютеров между собой, изолируя отдельные пары связан­ных компьютеров от других машин.

4. IEEE 802.3 — ETHERNET

ИСТОРИЯ

Прежде чем начать разговор о некоторых технических подробностях технологии Ethernet, расскажу о том, почему эта технология получила такое название. Ethernet создал Роберт Меткаф (Robert Metkalf) с кол­легами из лабораторий Xerox в 1972 году. Сеть использовалась для связи компьютеров (точнее, персональных рабочих станций) Xerox Alto между собой, с серверами и принтерами. Пропускная способ­ность первой Ethernet-сети была равна 2,94 Мбит/с. Первая экспе­риментальная сеть Меткафа называлась Alto Aloha Network. В 1973 он сменил это название на «Ethernet» подчеркивая тот факт, что система может поддерживать различные компьютеры, а не только Xerox Alto. Его выбор основывался на слове Ether (эфир) и описывал одно из существенных свойств системы (точнее, кабельной системы се­ти): биты данных доставлялись до каждого из подключенных к сети компьютеров.

МЕТОД CSMA/CD

От множества стандартов спецификации 802.3 стандарт Ethernet отличается средой передачи данных, или, говоря проще, кабелями, используемыми для связи. Метод доступа к среде передачи данных у стандарта Ethernet называется CSMA/CD, что означает Carrier Sense Multiply Access with Collision Detection, то есть «метод коллективного доступа с опознанием несущей и обнаружением коллизий».

Метод доступа CSMA/CD используется в сетях с общей средой передачи данных. В нашем случае это кабель. Такая система очень проста, но одновременно в ней могут общаться лишь два компьютера, а остальные ждут, когда освободится среда передачи данных. В то же время данные, переданные одним из компьютеров, могут легко приниматься всеми остальными машинами. При таком подходе сеть как бы делится меж­ду всеми компьютерами.

Как видно из названия метода доступа CSMA/CD, в сети возможны исключительные ситуации. Они называются коллизиями и возникают, когда две станции начинают передачу в одно и то же время (с некоторым сдвигом по времени). В результате работа сети останавливается на некоторое, очень небольшое время, а потом передача данных возобновляется.

Сущность CSMA/CD заключается в том, что компьютеры «слушают» сеть и пытаются передавать данные только тогда, когда сеть не занята никем. Если вдруг окажется, что два компьютера начали передачу данных почти одновременно, в сети возникнет коллизия и передаваемые данные смешаются. Тогда компьютеры снова «замолкают» и снова пытаются захватить среду в соответствии с определенным алгоритмом. Это очень упрощенное описание, но оно дает представление о принципе CSMA/CD.

Поиск по сайту: