Вопрос 23. Топологии локальных сетей

Топология - это конфигурация соединения элементов ЛВС. Основные топологические решения делят, как правило, на два типа:

• широковещательные, в которых каждый PS (Physical Signalling) передает сигналы, которые могут восприниматься всеми остальными PS. К таким конфигурациям относятся "шина", "дерево" и "звезда с пассивным центром";

• последовательные, где каждый физический подуровень передает информацию только одному из PS. К таким топологиям относятся "кольцо", "цепочка", "звезда с интеллектуальным центром", "снежинка" и "сетка".

Основной тип конфигурации локальных вычислительных сетей (ЛВС) "шина". Коммуникации между территориально распределенными устройствами в ЛВС в чем-то похожи на коммуникации между модулями в компьютерах: высокая скорость передачи данных, частая смена структуры потока, неравномерная загрузка. Основное их отличие состоит в том, что скорость передачи данных в ЛВС может быть ниже, а длительность "взрывной интенсивности" больше. Наличие высокоскоростного общего канала - наиболее характерная особенность всех новых локальных вычислительных сетей.

Из-за неравномерного характера потока данных последние обычно передаются в форме пакетов. Так как одно устройство может получать пакеты от нескольких других устройств, то адрес отправителя - неотъемлемая часть структуры пакета.

Возможность широковещательного обращения реализуется резервированием специального адреса получателя для значения "Всем". Предполагается, что пакет с этим адресом будет обрабатываться всеми устройствами. Эффект от использования шины в ЛВС состоит в том, что внутренние шины компьютера как бы увеличиваются и охватывают целую территорию. Шины обеспечивают процессору досту п к периферийным устройствам, блокам памяти или другим процессорам, находящимся на значительном расстоянии от ЭВМ, но подключенных к шине.

Сетевой контроллер управляет использованием шины, а процессор вызовов (ПВ) управляет интерфейсом с терминалами. ПВ отвечает за установку (создание) виртуального каната через сеть к порту ЭВМ и за освобождение этого канала по окончании сеанса связи с терминалом. Во время сеанса ПВ получает данные от терминала, создает пакеты для ЛВС и направляет их сетевому контроллеру, обеспечивающему передачу пакета по шине.

Шина обычно представляет собой пассивную среду и поэтому обладает очень высокой надежностью. При использовании конфигурации "шина" возникает ряд проблем:

• каждая станция должна успеть распознать свой адрес за время, меньшее, чем время передачи данных;

• любая станция должна обеспечивать достаточную мощность сигнала, посылаемого в шину, чтобы он мог достичь наиболее удаленных станций;

• так как все станции наблюдают весь трафик, шина принципиально не защищаема, поэтому к секретным данным должны быть применены специальные способы защиты.

Конфигурация типа "дерево" образуется путем соединения нескольких шин активными повторителями или пассивными размножителями.

Конфигурация типа "звезда" - это дальнейшее развитие конфигурации "дерево с корнем" с ответвлениям к каждому подключаемому устройству.

Теперь рассмотрим конфигурации последовательного типа. Здесь к передатчикам и приемникам предъявляются более низкие требования, чем в широковещательных конфигурациях. В конфигурациях типа "кольцо" и "цепочка" для устойчивого функционирования ЛВС требуется постоянная работа всех блоков физической среды РМА (Physical Medium Attachment). Существуют специальные программы-"сборщики мусора", которые в случае порчи отдельных станций опознают и уничтожают невостребованные пакеты.Конфигурация "кольцо" сильно уязвима в отношении отказов, так как выход из строя какого-либо элемента кабеля останавливает работу всей сети. Некоторым выходом является конфигурация "звездообразное кольцо", все "лучи" которой содержат по две линии. Общение между станциями осуществляется через центральный блок (обычно пассивный), который используют для локализации неисправностей. Достоинство "звездообразного кольца" - простота управления. Отметим некоторые недостатки: значительно увеличивается длина кабеля; для каждой вновь подключенной машины необходимо прокладывать свой кабель. Конфигурация типа "цепочка", как и "кольцо", уязвима в отношении отказов и также требует регенерации сигналов каждой станцией. Передача информации через физическую среду здесь должна осуществляться в двух направлениях. Конфигурация типа "сетка" применяется в глобальных сетях, поскольку позволяет выбирать наиболее дешевый путь для связывания абонентов. В ЛВС это менее важное достоинство, так как передающая среда не является дорогостоящим ресурсом.