2 Архітектурні принципи побудови комп’ютерних мереж План

1. Топології локальних обчислювальних мереж.

2. Методи доступу до середовища.

3. Семирівнева модель взаємодії відкритих систем (стандарт 7498 ISO).

4. Основні функції протоколів різних рівнів.

2.1 Топології локальних обчислювальних мереж

Комп'ютерні мережі розрізняються за багатьма ознаками:

• за швидкістю передачі;

• за типом використовуваного кабелю;

• за фізичним розташуванням кабелю;

• за форматом пакетів (кадрів).

Для класифікації мереж часто використовуються два терміни: архітектура і топологія. Архітектура описує конкретний стандарт мережі − Ethernet, Token Ring, ARCnet. Архітектура мережі визначає швидкість передачі, вартість і тип кабелю для мережі. Топологія відноситься до фізичного розташування кабелю.

У мережі всі робочі станції фізично сполучені між собою каналами зв'язку по певній структурі, яка називається топологією – це опис фізичних з'єднань в мережі, вказуючий які робочі станції можуть зв'язуватися між собою. Тип топології визначає продуктивність, працездатність і надійність експлуатації робочих станцій, а також час звернення до файлового сервера.

Топологія мережі обумовлює її характеристики. Зокрема, вибір тієї або іншої топології впливає на:

• склад необхідного мережного устаткування;

• характеристики мережного устаткування;

• можливості розширення мережі;

• спосіб керування мережею.

Якщо комп'ютери підключені уздовж одного кабелю, топологія називається шиною. У тому випадку, коли комп'ютери підключені до сегментів кабелю, що витікають з однієї крапки, або концентратора, топологія називається зіркою. Якщо кабель, до якого підключені комп'ютери, замкнутий в кільце, така топологія носить назву кільця.

Розрізняють чотири основні (базові) типи мережних топологій: “шина”, “кільце”, “зірка”, “крапка − крапка”.

2.1.1 Топологія «шина»

Шина − найбільш проста і широко використовувана топологія (daisy chain, з англ. − шлейфове підключення) (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 − Мережна топологія “шина”

У цьому випадку всі вузли (комп’ютери) мережі пов’язані лінійно.У мережі з топологією "шина" комп'ютери адресують дані конкретному комп'ютеру, передаючи їх по кабелю у вигляді електричних сигналів. Дані у вигляді електричних сигналів передаються всім комп'ютерам мережі; проте інформацію приймає тільки той, адреса якого відповідає адресі одержувача, зашифрованій в цих сигналах. Причому в кожен момент часу тільки один комп'ютер може вести передачу. Оскільки дані передаються лише одним комп'ютером, продуктивність мережі залежить від кількості комп'ютерів, підключених до шини. Чим їх більше, тобто чим більше комп'ютерів, що чекають передачі даних, тим повільніше мережа. Шина пасивна топологія. Це означає, що комп'ютери тільки "слухають" дані, які передаються по мережі, але не переміщають їх від відправника до одержувача. Тому, якщо один з комп'ютерів вийде з ладу, це не позначиться на роботі інших. У активних топологіях комп'ютери регенерують сигнали і передають їх по мережі.

Дані, або електричні сигнали, розповсюджуються по всій мережі − від одного кінця кабелю до іншого. Якщо не робити ніяких спеціальних дій, сигнал, досягаючи кінця кабелю, відбиватиметься і передаватиме в інший кінець і не дозволить іншим комп'ютерам здійснювати передачу даних. Тому, після того, як дані досягнуть адресата, електричні сигнали необхідно погасити.

Щоб запобігти віддзеркаленню електричних сигналів, на кожному кінці кабелю встановлюють спеціальні пристрої термінатори, що поглинають ці сигнали (рис. 2.2).

Шинна топологія характеризується стійкістю роботи мережі до можливих несправностей окремих вузлів, гнучкістю, економічністю і хорошою пристосованістю до більшості систем. Мережі даного типу мають невелику протяжність.

Рисунок 2.2 – Термінатор. (Bus topology)

Шинна топологія має декілька переваг:

• вона надійно працює в невеликих мережах, проста у використанні і зрозуміла;

• шина вимагає менше кабелю для з'єднання комп'ютерів і тому дешевше ніж інші схеми кабельних з'єднань;

• шинну топологію легко розширити. Два кабельних сегменти можна зістикувати в один довгий кабель за допомогою циліндричного з'єднувача BNC. Це дозволяє підключити до мережі додаткові комп'ютери.

Недоліки шинної топології:

• інтенсивний мережний трафік значно знижує продуктивність такої мережі;

• кожен циліндричний з'єднувач послабляє електричний сигнал. Тому велике їх число буде перешкоджати коректній передачі інформації із шини;

• мережу із шинною топологією важко діагностувати. Розрив кабелю або неправильне функціонування одного з комп'ютерів може привести до того, що інші вузли не зможуть взаємодіяти один з одним. У результаті вся мережа стає непрацездатною.

Якщо кінці такої шини з'єднати між собою, то утвориться інша − кільцева топологія.