Теоретичні принципи побудови мережної взаємодії

Комп’ютерна мережа – це сукупність взаємозв’язаних (через канали передачі даних) комп’ютерів, які забезпечують користувачів засобами обміну інформацією і колективного використання апаратних, програмних та інформаційних ресурсів мережі.

Абоненти мережі – об’єкти, що генерують або споживають інформацію в мережі. Абонентами мережі можуть бути окремі комп’ютери, комп’ютерні комплекси, термінали та ін. Будь-який абонент підключається до станції.

Станція – це апаратура, яка виконує функції, пов’язані з передаванням і прийманням інформації.

Для взаємодії абонентів потрібне фізичне передавальне середовище – лінії зв’язку або простір, у якому поширюються електричні сигнали, й апаратура для передавання даних. На основі фізичного передавального середовища будується комунікаційна мережа, що забезпечує передавання інформації між абонентськими системами.

Класифікація комп’ютерних мереж

Комп’ютерні мережі можна класифікувати за територіальним розподілом. При цьому розрізняють глобальні, регіональні та локальні мережі.

Глобальні мережі об’єднують користувачів, розташованих по всьому світі. У них часто використовуються супутникові канали зв’язку, що дають змогу сполучати вузли мережі зв’язку, які розташовані на відстані 10 – 15 тис. км один від одного.

Регіональні мережі по суті схожі на глобальні, але об’єднують користувачів міст, областей, невеликих країн. Як канали зв’язку в них застосовують телефонні та інші лінії. Відстані між вузлами мережі становлять 10 – 1000 км.

Локальні мережі сполучають абонентів одного або кількох сусідніх будівель одного підприємства, установи. Локальні мережі набули дуже великого поширення, оскільки 80 – 90% інформації циркулює поблизу місць її появи і тільки 20 – 10% пов’язано із зовнішніми взаємодіями. Локальні мережі можуть мати будь-яку структуру, але найчастіше комп’ютери тут сполучаються єдиним високошвидкісним каналом передачі даних, що є головною рисою локальних мереж. Каналом передавання даних при цьому слугує вита пара, коаксіальний кабель, оптичний кабель та ін. В оптичному каналі світловод зроблено з кварцевого скла завтовшки в людську волосину. Це найбільш швидкісний, надійний, але і дорогий кабель. Відстані між ЕОМ в локальній мережі невеликі – до 10 км, а при використанні радіоканалів зв’язку – до 20 км. Канали в локальних мережах є власністю організацій, і це спрощує їх експлуатацію.

Топологія мережі

Топологія мережі – логічна схема сполучення каналами зв’язку комп’ютерів (вузлів мережі).

У локальних комп’ютерних мережах використовується одна з трьох основних топологій: моноканальна, зіркоподібна або кільцева. Більшість інших є похідними від наведених. Щоб визначити послідовність доступу вузлів мережі до каналу і запобігти накладанню передач пакетів даних різними вузлами, використовують певний метод доступу.

Метод доступу – набір правил, що визначає використання каналу передавання даних, який сполучає вузли мережі на фізичному рівні.

Мережа моноканальної топології. В мережі з такою топологією (її часто називають шинною, або спільною шиною) наявний один канал зв’язку (рис. 6.1), який об’єднує всі комп’ютери мережі.

Рис. 6.1. Моноканальна топологія мережі

При цьому методі доступу вузол, перш ніж передати дані по комунікаційному каналу, прослуховує його і тільки пересвідчившись, що канал вільний, надсилає пакет. Якщо канал зайнятий, то вузол повторює спробу передати пакет через якийсь проміжок часу. Дані, передані одним вузлом мережі, надходять до всіх вузлів, але розпізнає і приймає їх тільки вузол, для якого вони призначені.

Мережа зіркоподібної топології (рис. 6.2). Така мережа має активний центр – комп’ютер (або інший мережний пристрій), що об’єднує всі її комп’ютери. Активний центр – концентратор (хаб) або досконаліший пристрій-комутатор (switch) – керує комп’ютерами, підключеними до нього, і виконує функції розподілу і підсилення сигналів. Від його надійності повністю залежить працездатність мережі. Комутатор відрізняється від концентратора тим, що передає пакети даних за призначенням тільки адресату, в той час як концентратор – просто дублює пакети на всі порти, які використовуються.

Мережа кільцевої топології. У ній як канал зв’язку використовується замкнене кільце з приймачів-передавачів, сполучених коаксіальним або оптичним кабелем (рис. 6.3). Класичним методом доступу в мережах цієї топології є Token-Ring (маркерне кільце) – метод доступу з передаванням маркера.

Рис. 6.2. Зіркоподібна топологія мережі

Маркер – пакет зі спеціальною послідовністю бітів. Він послідовно передається по кільцю від вузла до вузла в одному напрямку. Кожний вузол ретранслює маркер, що передається.

Вузол може передати свої дані, якщо він одержав порожній маркер. Із пакетом маркер передається доти, доки не натрапить на вузол, якому пакет призначено. У цьому вузлі дані приймаються, але маркер не звільняється, а передається по кільцю далі. Тільки повернувшись до відправника, який може пересвідчитися, що передані ним дані благополучно дійшли до адресата, маркер звільняється. Порожній маркер передається наступному вузлу, який за наявності у нього готових до передавання даних заповнює його і знову передає по кільцю.

Рис. 6.3. Локальна комп’ютерна мережа з кільцевою топологією