1.5. Багатосегментна організація лом

Основний недолік ЛОМ - наявність обмеження на загальну протяжність кабельної мережі, що становить кілька сотень метрів. Так для стандарту Ethernet довжина сегмента (відстань від однієї крайньої станції до іншої) становить не більше 500 метрів - для електричного кабелю.

Максимальна відстань між двома найбільш віддаленими один від одного (крайніми) станціями називається діаметром мережі.

Найпростіший шлях збільшення діаметра мережі та кількості комп'ютерів - багатосегментна організація ЛОМ з використанням:

■ декількох мережевих адаптерів в файл-сервері;

■ повторювачів;

■ концентраторів.

1.5.1. Використання декількох мережевих адаптерів

Одне з перших і найбільш простих рішень, спрямованих на збільшення розміру локальної мережі, - використання декількох мережевих адаптерів (рис.3.4), що дозволило збільшити діаметр мережі майже вдвічі в порівнянні з односегментною ЛОМ. Наприклад, у мережі Ethernet могло бути до 5 сегментів, кожен з яких мав окрему кабельну систему.

П ереваги:

• простота реалізації і невисока вартість.

Недоліки:

• необхідність використання по додатковому мережному адаптеру (МА) на кожен сегмент;

• велике навантаження на сервер і, як наслідок, неможливість побудови великих (з великим числом робочих станцій) мереж.

1.5.2. . Повторювачі

П овторювач (repeater) - найпростіший мережевий пристрій для побудови багатосегментних ЛОМ, що підсилює сигнал, отриманий з одного сегмента, і передає його в інший сегмент (рис.3.5). Повторювач приймає сигнали з одного сегмента кабелю і побітно синхронно повторює їх в іншому сегменті, поліпшуючи форму і потужність імпульсів, а також синхронізуючи імпульси.

Повторювач об'єднує абсолютно ідентичні мережі і працює на самому нижньому - фізичному рівні OSI-моделі.

Переваги:

• простота організації багатосегментних ЛОМ;

• дешевизна.

Недоліки:

• значне підвищення завантаження в обох сегментах, тому що навіть "місцеві" повідомлення одного сегмента передаються в іншу мережу;

• зниження продуктивності (швидкості передачі даних).

1.5.3. Концентратори

Концентратор (hub/хаб) - мережевий пристрій, що використовується в мережах на витій парі, в якому концентруються відрізки кабелю, що йдуть від робочих станцій (рис.3.6). Через концентратор комп'ютер під'єднуються до єдиного середовища обміну даними між станціями ЛОМ - серверу або магістрального каналу. Найпростіший концентратор являє собою багатопортовий повторювач і використовується в якості центрального вузла ЛОМ з топологією «зірка».

Концентратор може мати від 8 до 32 портів для підключення комп'ютерів. Подальше збільшення кількості портів досягається шляхом об'єднання концентраторів в єдиний стек концентраторів, як це показано на рис.3.7.

Крім портів для під'єднання робочих станцій за допомогою витої пари концентратори можуть мати роз'єм для під'єднання до високошвидкісного магістрального каналу на коаксіальному кабелі або волоконно-оптичному кабелі.

1.6. Методи управління доступом в лом

На ефективність функціонування ЛОМ істотно впливає метод управління доступом (Access Control Method), що визначає порядок надання мережевим вузлам доступу до середовища передачі даних з метою забезпечення кожному користувачеві прийнятного рівня обслуговування. Методи доступу до середовища передачі реалізуються на канальному рівні OSI-моделі.

Класифікація методів доступу представлена на рис. 3.8.

Множинний доступ - метод доступу безлічі мережевих вузлів до загального середовища передачі (наприклад, загальної шини), заснований на суперництві станцій за доступ до середовища передачі. Кожна станція може намагатися передавати дані в будь-який момент часу.

До методів множинного доступу відносяться:

• випадковий доступ;

• тактований доступ;

• доступ з контролем несучої і виявленням конфліктів;

• доступ з контролем несучої та запобіганням конфліктів.

Н айбільш простим і природним методом доступу до загального середовища передачі є випадковий доступ, що означає, що кожна станція мережі починає передачу кадру в момент його появи (формування), не залежно від того, зайнята загальна середу передачі або вільна. Якщо дві і більше станцій здійснюють передачу в один і той же час, то їх кадри взаємно спотворюються, і виникає колізія. На рис.3.9, а показаний випадок, коли дві робочі станції РС1 і РС2 починають передачу кадрів «Кадр1» і «Кадр2» у випадкові моменти часу і відповідно. У момент 12 виникає колізія (рис.3.9, б), викривляє обидва кадру. Можна показати, що коефіцієнт використання каналу зв'язку при випадковому методі доступу становить приблизно 16%.

Зменшення колізій і збільшення коефіцієнта використання каналу зв'язку може бути досягнуто за рахунок використання тактованого доступу, який полягає в наступному. Весь часовий інтервал розбивається на такти довжиною T, де значення Т має бути більше часу передачі кадру максимальної довжини. Кожна робоча станція може почати передачу кадру тільки на початку чергового такту. У цьому випадку «Кадр2» буде переданий в іншому такті по відношенню до «Кадру 1» (рис.3.9, в), і колізія не виникне. Однак слід зазначити, що залишається достатньо високою ймовірність виникнення колізій в тих випадках, коли моменти формування кадрів в різних станціях виявляються в межах одного такту. У зв'язку з цим, коефіцієнт використання каналу зв'язку, хоча і збільшується, але незначно, і складає приблизно 32%.

Множинний доступ з контролем несучої і виявленням конфліктів (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA/CD) - метод доступу до середовища передачі, при якому станція, що має дані для передачі, прослуховує канал, щоб визначити, чи не передає дані в цей час інша станція. Відсутність сигналу несучої означає, що канал вільний і станція може почати передачу. Однак не виключено, що протягом часу поширення сигналу по середовищу передачі інші станції майже одночасно також почнуть передачу своїх даних.

Під час передачі станція продовжує прослуховувати канал, щоб упевнитися у відсутності колізії. Якщо колізія не зафіксована, дані вважаються успішно переданими.

При виявленні колізії станція повторює передачу через деякий випадковий час. Повторні передачі повторюються до тих пір, поки дані не будуть успішно передані.

Множинний доступ з контролем несучої та запобіганням конфліктів (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance - CSMA / CA) - метод доступу до середовища передачі, при якому передача даних передує посилкою сигналу блокування (jam) з метою захоплення передавального середовища в монопольне користування. Цей метод доступу рекомендований комітетом IEEE 802.11 для бездротових ЛОМ.

Маркерний доступ припускає наявність в мережі кадру спеціального формату, званого маркером, який безперервно циркулює в мережі і управляє процесом доступу робочих станцій до середовища передачі даних. У кожен момент часу дані може передавати тільки та станція, яка володіє маркером. Робоча станція, яка володіє маркером, приєднує свій кадр даних до маркера і відправляє адресату. При цьому можливі різні варіанти звільнення і передачі маркера іншої станції:

1) звільнення маркера адресатом: адресат від'єднує маркер від даних і може використовувати його для відправки свого кадру, якщо такий є, або передати маркер іншій станції;

2) звільнення маркера відправником: маркер з приєднаним кадром даних робить повний оборот і від'єднується відправником (у версії Token Ring для швидкості 4 Мбіт/с), якщо воно повернулося без помилок, інакше, цей же кадр з маркером направляється повторно в середу передачі даних;

3) метод раннього звільнення маркера ETR (Early Token Release), коли робоча станція звільняє маркер відразу після передачі своїх даних і передає його іншій станції, не чекаючи повернення відправленого кадру даних (у версії Token Ring для швидкості 16 Мбіт/с та в мережі FDDI ).

Маркерний доступ використовується в мережах:

• з шинної топологією в ЛОМ ARCnet: рекомендація IEEE 802.4 (Token Bus - маркерна шина);

• з кільцевою топологією в ЛОМ Token Ring і FDDI: рекомендація IEEE 802.5 (Token Ring - маркерне кільце).