символы, и так далее. На основе такого дерева коды для символов получаются путем выполнения простой процедуры обхода дерева. Код представляет собой путь от корня до символа, в котором 1 означает переход по левой ветви, а 0 – по правой. Такой способ построения гарантирует нужное свойство кодов. Наконец, на последнем шаге в выходные данные записывается построенное дерево, а за ним следуют закодированные данные.
Алгоритм Хаффмана обеспечивает высокую скорость упаковки и распаковки, но степень сжатия, достигаемая при его использовании, довольно невелика. Одним из недостатков этого алгоритма является необходимость двух проходов по данным – на первом проходе подсчитываются частоты, строится дерево и формируются коды, а на втором выполняется собственно кодирование. Этого недостатка лишен адаптивный алгоритма Хаффмана, пересчитывающий частоты символов (и, соответственно, изменяющий коды) по мере поступления данных.
7. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ
Локальные сети расположены на небольшой площади – комната, здание, несколько соседних зданий. Максимальное расстояние между компьютерами – несколько сотен метров. Количество компьютеров невелико – несколько десятков, максимум единицы сотен.
Расположение в одном здании позволяет применять кабели (а не более дорогие беспроводные технологии). Небольшие расстояния позволяют достигать приемлемых скоростей передачи даже по дешевым кабелям (или больших скоростей, но по более дорогим кабелям). Малое количество компьютеров допускает использование общей разделяемой среды передачи, в том числе в режиме разделения времени.
В ЛВС в качестве кабельных сред передачи используются коаксиальный кабель, витая пара и оптоволоконный кабель. Для ЛВС характерно использование следующего сетевого оборудования:
-приемопередатчики (transceiver)
-повторители (repeater) – для объединения коаксиальных сегментов
-концентраторы (hub) – для формирования звезд и деревьев на витой паре
-мосты (bridge) – для объединения локальных сетей (возможно, с разными технологиями) и изоляции внутреннего трафика подсетей
-коммутаторы (switch) – для высокоскоростного одновременного соединения нескольких пар абонентов
-маршрутизаторы (router) – для управления путями передачи данных в сегментированных сетях.
7.1. Сетевые топологии
Понятие "топология" описывает структуру, образуемую узлами сети и каналами связи, то есть свойства сетей, не зависящие от размера сети.
- 42 -
Для сетей с селекцией данных характерны широковещательные топологии. Их основные разновидности – шина, дерево, звезда с пассивным центром.
Для сетей с маршрутизацией данных характерны последовательные ("точка-точка") топологии: звезда с интеллектуальном центром, кольцо, цепочка, полносвязная, произвольная.
7.1.1. Шина
Для организации сети минимально необходима одна линия передачи данных и по одному сетевому интерфейсу для каждого участника сети. Такая топология называется шинной (другое название – моноканал). К единственной незамкнутой линии передачи данных в произвольных точках подключаются все участники.
Шина позволяет легко добавлять новых участников к сети, для прокладки линии требуется минимальное количество кабеля. Основной недостаток – любой разрыв линии делает сеть неработоспособной.
1 |
2 |
3 |
4 |
Рис.7.1. Топология “шина”
7.1.2. Дерево
Если несколько шин – сегментов соединить с помощью концентраторов или повторителей, то разрыв в одном сегменте делает неработоспособным только этот сегмент, а все остальные сегменты продолжают функционировать. Такая топология носит название "дерево".
1 |
2 |
3 |
4 |
11 |
12 |
13 |
|
14 |
Концентратор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Повторитель |
|
21 |
22 |
23 |
24 |
31 |
32 |
|
|
|
|
|
Рис.7.2. Топология “дерево”
- 43 -
7.1.3. Звезда с пассивным центром
Звездообразная топология требует наличия специального многопортового устройства – концентратора. Концентратор соединяется с каждым участником сети отдельной линией передачи данных. При выходе из строя одной из линий доступ к сети теряет только один участник. Однако, если откажет коммутатор, работа сети станет полностью невозможной.
Как правило, концентраторы являются пассивным оборудованием, просто передающим пришедшие по одной из линий данные во все остальные линии.
1 |
2 |
Концентратор
3 |
4 |
Рис.7.3. Топология “звезда”
7.1.4. Звезда с интеллектуальным центром
Если в предыдущей топологии заменить пассивный концентратор на активное оборудование - интеллектуальный концентратор, коммутатор или маршрутизатор, то появится возможность отказаться от неэффективной передачи данных по всем линиям, когда получатель подключен только к одной из них. Активное оборудование обладает информацией о структуре сети и может выбирать путь передачи данных, передавая данные только тому участнику, для которого они предназначены и не загружая остальные линии.
7.1.5. Кольцо
При кольцеобразной топологии каждый участник соединен отдельной линией передачи данных с двумя соседями. Данные по каждой линии передаются обычно только в одном направлении. Блоки данных ретранслируются каждым очередным участником до тех пор, пока не попадут к получателю. Как правило, после этого блок продолжают передавать по кольцу дальше. Отправитель, получив свой блок, прошедший полный круг, изымает его из кольца и удаляет. Основной недостаток кольцевой топологии – при обрыве хотя бы одной линия, или выходе из строя хотя бы одного участника, сеть перестает функционировать.
- 44 -
1 |
2 |
3 |
4 |
Рис.7.4. Топология “кольцо”
7.1.6. Цепочка
Эта топология получается из кольца при удалении одной из линий. В отличие от кольца, линии должны передавать данные в обоих направлениях.
1 
2 
3 
4
Рис.7.5. Топология “цепочка”
7.1.7. Полносвязная топология
Предельный максимальный случай, полносвязная сеть "каждый с каждым", при n участниках требует наличия n*(n-1)/2 ЛПД и n*(n-1) сетевых интерфейсов. Например, полносвязная сеть, соединяющая 4 компьютера (n=4) состоит из 4*3/2=6 ЛПД и 4*3=12 сетевых интерфейсов (см. рис).
1 
2
3 
4
Рис.7.6. Полносвязная топология
Выход из строя любой одной линии передачи данных (возможно, даже нескольких линий) не влияет на работу сети – можно найти другой маршрут для передачи данных. Недостаток – наибольшее среди всех топологий требуемое количество оборудования и кабелей.
7.1.8. Произвольная (ячеистая) топология
Топология, получаемая из полносвязной удалением одной или нескольких линий. Единственное ограничение – полученная сеть должна быть
- 45 -