1.2. Топологии сетей. Способы разрешения конфликтов при передаче данных в сети
Существует большое количество способов соединения компьютеров в сеть. Каждое соединение представляет собой новый маршрут возможного движения данных в пределах сети. Множество маршрутов движения данных можно представить в виде графа, вершинами которого являются компьютеры или иное сетевое оборудование, а ребрами – физические соединения между ними. Конфигурацию графа принято называть топологией компьютерной сети. Топология позволяет сравнивать и классифицировать компьютерные сети.
Существуют три основных топологии вычислительных сетей:
Топология «звезда»;
Топология «кольцо»;
Топология «шина»;
Топология типа «звезда» (рис. 1.4.) предполагает соединение всех компьютеров сети с центральным компьютером, называемым хабом. Прямые соединения между компьютерами такой сети отсутствуют. Все пакеты направляются хабу, задача которого – перенаправить пакет адресату.
Рис. 1.4. Сеть с топологией «звезда»
Основное достоинство такой топологии – устойчивость к разрыву соединения отдельного компьютера сети с хабом. При возникновении такого разрыва только один компьютер не сможет обмениваться сообщениями по сети, остальная же сесть сможет работать без проблем. Недостатком топологии «звезда» можно отнести парализацию всей сети при выходе из строя центрального хаба.
Для топологии типа «кольцо» характерно отсутствие конечных точек соединения, т.е. сеть является замкнутой, образуя неразрывное кольцо передачи данных (рис. 1.5.). В сети с такой топологией данные движутся только в одном направлении, проходя через каждый компьютер. Среди достоинств топологии «кольцо» можно выделить относительную дешевизну и простоту монтажа (не требуется специального устройства, перенаправляющего пакеты), отсутствие зависимости от хаба. Однако при повреждении линии передачи данных хотя бы в одном месте выходит из строя вся сеть. Кроме того, прохождение пакетов через каждый компьютер сети создает возможности злоумышленникам для перехвата данных.
Рис. 1.5. Сеть с топологией «кольцо»
Топология «шина» использует один передающий канал или шину, к которому напрямую подключаются все компьютеры сети. (рис. 1.6.). Данные при такой топологии передаются в двух направлениях одновременно. На концах шины устанавливаются специальные заглушки, поглощающие сигнал (терминаторы). Так же как и в топологии «кольцо» данные проходят через все компьютеры сети, что снижает ее безопасность. При повреждении соединения компьютера с шиной сеть сохраняет свою работоспособность. Однако если выходит из строя сетевая шина, работа сети останавливается.
Рис. 1.6. Сеть с топологией «шина»
При использовании любой топологии при одновременном начале передачи данных более чем одним компьютером в сети возникает конфликт. Для устранения конфликта используется процесс шинного арбитража, который устанавливает правила, по которым компьютеры узнают, свободна ли шина, и когда можно начинать передачу данных. Существует два метода шинного арбитража:
Обнаружение коллизий;
Метод маркера.
При использовании метода коллизий компьютер, собирающийся начать передачу данных, сначала проверяет, не ведет ли уже другой узел сети передачу. В том случае, если шина свободна, он начинает процесс передачи и занимает шину на время, необходимое для того, чтобы закончить отправку сообщения. Если шина занята, то компьютер ожидает ее освобождения, предпринимая попытки начать передачу через случайные интервалы времени.
Метод маркера предполагает получение компьютером разрешения на передачу данных. Для выдачи разрешения используется пакет специального вида, называемый маркером и циркулирующий по сети от одного компьютера к другому. Если компьютер не собирается передавать данные в сеть, то он просто отправляет маркер обратно. Получив маркер, компьютер начинает передачу, удерживая у себя маркер до ее окончания.