1. Скорость передачи данных в физической коммуникационной среде.
Она имеет постоянное значение для каждого типа ЛКС и не зависит от типа узлов. Именно это значение скорости зачастую приводится в справочной литературе по ЛКС в качестве пропускной способности. Существуют три класса ЛКС, отличающихся пропускной способностью и сложностью аппаратуры2:
сети малой пропускной способности (менее 1 Мбит/с);
сети средней пропускной способности (от 1 до 10– 20 Мбит/с);
сети большой пропускной способности (от 10– 20 до 50 Мбит/с и выше).
2. Скорость передачи данных между узлами сети.
Эта скорость в значительной степени зависит от параметров функционирования узла: быстродействия процессора, его загрузки, архитектуры сетевого адаптера, особенностей ОС и т.п.
1.3. Основные топологии локальных компьютерных сетей
Топология ЛКС–это усредненная геометрическая схема соединений узлов сети.
Основными топологиями ЛКС, наиболее часто встречающимися на практике, являются: звездообразная (звезда), шинная (шина), кольцевая (кольцо), древовидная (дерево), петлевая (петля) и смешанная (симбиоз).
При звездообразной топологии периферийные узлы сети соединены коммуникационными кабелями (лучами) с центральным узлом сети (центром звезды), к которому или через который посылаются все сообщения (рис.1.1). При необходимости можно объединять вместе несколько сетей с топологией Звезда, при этом получаются разветвленные конфигурации сети. В каждой точке ветвления необходимо использовать специальные соединители (распределители, повторители или устройства доступа).
Таким образом, все передачи между периферийными узлами выполняются через центральный узел звезды и под его управлением, что значительно упрощает их адаптеры. Этот тип топологии позволяет использовать на различных лучах звезды различные типы кабелей и скорости передачи. Недостатками этой топологии являются: большая суммарная длина кабелей и наличие “узкого места”–центрального узла, выход из строя которого приводит к выходу из строя всей ЛКС.
Звездообразная топология обеспечивает защиту от разрыва кабеля. Если кабель рабочей станции будет поврежден, это не приведет к выходу из строя всего сегмента сети. Она позволяет также легко диагностировать проблемы подключения, так как каждая рабочая станция имеет свой собственный кабельный сегмент, подключенный к концентратору. Для диагностики достаточно найти разрыв кабеля, который ведет к неработающей станции. Остальная часть сети продолжает нормально работать.
Однако звездообразная топология имеет и недостатки. Во-первых, она требует много кабеля. Во-вторых, концентраторы довольно дороги. В-третьих, кабельные концентраторы при большом количестве кабеля трудно обслуживать. Однако в большинстве случаев в такой топологии используется недорогой кабель типа витая пара.
При шинной (магистральной) топологии (рис.1.2) коммуникационный кабель (КК), соединяющий все узлы ЛКС, образует незамкнутую ломаную или кривую, которая топологически представляет собой так называемую шину или магистраль. КК такой ЛКС обрамляется с обоих концов специальной согласующей нагрузкой, называемой терминатором (terminator). Назначение последних–предотвращение паразитных отражений в длинной линии, каковой является шина, которые создают помехи в передающей среде. Место электрического или электромагнитного подключения узла к передающей среде называется врезкой кабеля. Врезку можно выполнять с разрывом передающей среды или без него. Для этой цели служит специальное устройство–коннектор (connector–соединитель) соответствующей конструкции (коннектор с подключением без разрыва кабеля инженеры часто называют “вампиром”). Данные передающего узла направляются по КК в обоих направлениях, принимающий узел распознает предназначенное ему сообщение и читает (принимает) его. Рассматриваемые ЛКС имеют следующие основные достоинства:
среда передачи, как правило, полностью пассивна;
легко подключаются новые узлы;
монтаж сети прост;
сеть приспособлена для передачи трафика с резкими колебаниями.
К недостаткам ЛКС данной топологии относится необходимость использования довольно сложных протоколов и “интеллектуальных” сетевых адаптеров, а также возможность возникновения в отдельных случаях коллизий передаваемых сообщений.
Надежность здесь выше, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособность сети в целом. Поиск неисправности в сети затруднен. Кроме того, так как используется только один кабель, в случае обрыва нарушается работа всей сети.
В кольцевой топологии (рис.1.3) узлы ЛКС соединены между собой замкнутой кривой (ломаной). Данные по кольцу передаются последовательно только в одном направлении (от узла к узлу), например, по часовой стрелке. Передающий узел отправляет сообщение по кольцу принимающему узлу. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником принимает и ретранслирует дальше по кольцу посланное сообщение. Принимающий узел распознает сообщение, адресованное ему, и принимает его для дальнейшей обработки. Рассматриваемые ЛКС имеют следующие достоинства:
доступ к передающей среде гарантирован, даже когда сеть сильно загружена;
вероятность ошибки очень мала;
возможна очень высокая скорость передачи;
возможно использование смешанной передающей среды.
Кольцевым ЛКС присущи следующие недостатки:
добавление или замена узла требуют остановки всей сети и временного разрыва кольца;
выход из строя узла или отдельного КК приводит к выходу из строя всей ЛКС.
Древовидная топология (рис.1.4) представляет собой несколько шин, соединенных друг с другом. Обычно имеется основная магистральная шина (ствол дерева), к которой подсоединяются несколько меньших “боковых” шин (ветви дерева). Каждая шина, входящая в дерево, обрамляется терминаторами. Ветви дерева подсоединяются к его стволу, как правило, с помощью специального устройства повторителя (repeater).
Когда управление сетью (всем трафиком между станциями) производится из верхнего узла А. Это может создать не только «узкие места» (с точки зрения пропускной способности), но и проблемы надежности. В случае самого верхнего уровня функции сети нарушаются полностью, если только в качестве резерва не предусмотрен другой узел.
посоветуют повторители. Это устройство оснащено как минимум двумя портами, присоединяются непосредственно к локальной сети. Принцип действия: получив сигнал, повторитель создает его как бы с новой силой с целью исключения различных искажений и потерь, которые могли бы произойти в момент его передачи по линии передачи; обработав сигнал, повторитель ретранслирует его на порт получателя. В то же время использование повторителей требует жесткого соблюдения правил, которые ограничивают их число и расположение в локальной сети. Основной недостаток повторителей состоит в том, что в момент прохождения сигналов через него происходит достаточно большая задержка при передаче данных от пользователя к пользователю.
Петлевая топология (рис.1.5) по форме очень похожа на кольцевую. Эти сети различаются методами разделения передающей среды. Центральный узел (контроллер петли) полностью определяет, какой узел может использовать сеть и для каких целей. Это достигается, например, циклическим опросом каждого узла. В такой сети легко устанавливаются и анализируются относительные приоритеты узлов (устройств). Петлевые сети обычно бывают короткими, а скорости передачи–низкими, поэтому они наилучшим образом подходят для управления и связи узлов с малыми вычислительными и скоростными возможностями. Рассматриваемые ЛКС имеют следующие достоинства:
имеют низкую стоимость установки кабеля;
легко подключаются новые узлы.
При этом им присущи следующие недостатки:
функционирование сети зависит от контроллера петли;
все передачи ведутся только через контроллер, т.е. реализуется связь “узел – контроллер”, а не “узел – узел”.
Смешанная топология (рис.1.6) представляет некоторый симбиоз (объединение в единое целое) вышеописанных классических (“чистых”) топологий ЛКС. Применяется в последнее время довольно часто как средство объединения в единый “организм” отдельных ЛКС, строившихся и развивавшихся до некоторого момента автономно и независимо друг от друга. Необходимость их интеграции и совместного функционирования порождает топологию типа “симбиоз”. При этом помимо описанных выше сетевых узлов применяются специальные средства интеграции–комплексирующие узлы, в качестве которых в разных ситуациях могут выступать3: мосты, маршрутизаторы, коммутаторы, шлюзы и т.п.