Структура и организация функционирования локальных сетей

 

 

В разделе 5.4 мы дали определение понятию локальная сеть и кратко рассмотрели используемое в сетях оборудование. В обобщенной структуре ЛВС выделяют совокупность абонентов сети (АС), серверов и коммуникационную подсеть. Основными компонентами являются кабели с оконечным приемо-передающим оборудованием, рабочие станции, серверы, сетевые адаптеры, модемы, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, мосты[2].

Рабочие станции и серверы соединяются с кабелем коммуникационной подсети с помощью сетевых адаптеров. Основные функции сетевых адаптеров: организация соединения между компьютерами с требуемой скоростью передачи данных; конвертирование и кодирование/декодирование; контроль правильности передачи данных; формирование пакета данных.

Основные характеристики ЛВС:

  • вид физической среды передачи данных (коаксиальный кабель, витая пара, оптико-волоконный кабель);

  • максимальное число абонентов сети;

  • топология сети;

  • максимальная скорость передачи данных;

  • программное обеспечение сети;

  • надежность.

С подробной классификацией локальных вычислительных сетей по различным признакам можно ознакомиться в [20]. Мы же рассмотрим только основные протоколы и технологии ЛВС.

Одноранговые локальные сети (peer-to-peer) – сети без выделенного центра управления (управление передается от одной ЭВМ к другой), в которых сетевая операционная система «размазана» по всем рабочим станциям. Средства администрирования сети имеются на каждой ЭВМ. Пользователю такой сети доступны все устройства, подключенные к рабочим станциям других пользователей. Зачастую в такие сети объединены ЭВМ с различным программным обеспечением, в том числе, сетевым, что резко снижает эффективность взаимодействия ЭВМ и передачи данных в сети. Администрировать такие сети также крайне не удобно из-за отсутствия централизованного средства управления – сервера.

Достоинства одноранговых сетей – дешевизна и высокая надежность.

Недостатки – сложность управления сетью, трудности в обновлении и изменении ПО, сложности в обеспечении защиты информации.

ПРИМЕЧАНИЕ

Одноранговые сети строятся на базе Novell NetWare Lite или ОС семейства Windows.

Серверные локальные сети – сети, в которых имеется выделенный центр управления (централизованные сети). Этот компьютер (сервер) управляет информационно-коммуникационным взаимодействием рабочих станций, а также выполняет некоторые сервисные функции. В этих сетях используется клиент-серверная технология, когда рабочие станции отправляют запросы на сервер (запрос к базе данных), который их обрабатывает и отсылает обратно результат выполнения. Обработка данных, полученных от сервера, может осуществляться и непосредственно на рабочей станции – это файл-серверная технология.

Достоинства серверных локальных сетей – простота увеличения числа рабочих станций и управления сетью, высокое быстродействие и надежность защиты информации.

Недостатки – более высокая стоимость и менее гибкая структура по сравнению с одноранговыми сетями, существенная зависимость скорости работы сети от быстродействия сервера.

Наиболее популярный протокол, используемый для организации ЛВС – Ethernet (принадлежащий канальному уровню). Ethernet рассчитан на топологию «общая шина». Для удешевления и упрощения аппаратных решений ЛВС рабочие станции используют общие кабели. Передача данных по одному кабелю производится в режиме разделения времени (режим TDH). Здесь нужно всегда помнить о том, что в надежность и производительность сети зависят от используемого канала.

Со временем базовые конфигурации ЛВС (шина, звезда, кольцо) превратились в элементарные звенья, из которых формируются более сложные структуры (с помощью концентраторов), имеющие параллельные и резервные каналы передачи данных. Хотя внутри элементарных звеньев функционирует протокол Ethernet.

Канальный уровень разделен на два подуровня – логической передачи данных (LLC) и управления доступом к среде (MAC).

ПРИМЕЧАНИЕ

Протоколы подуровней MAC и LLC взаимно независимы, т.е. каждый протокол подуровня MAC может работать с любым протоколом подуровня LLC, и наоборот.

Подуровень MAC обеспечивает совместное использование общей передающей среды, а подуровень LLC – организует передачу кадров с различным уровнем качества транспортных услуг [2].

Технология Ethernet, как мы уже отметили, является самой распространенной на сегодняшний момент. Ethernet описан в стандарте IEEE 802.3. Наиболее используемые модификации – сети со скоростью передачи данных 10 Мбит/c (Ethernet), 100 Мбит/c (Fast Ethernet, 802.3u) и 1 Гбит/с (Gigabit Ethernet, 802.3z).

В Ethernet используют один и тот же метод доступа к передающей среде – метод случайного доступа CSMA/CD. Этот метод применяется в сетях с общей шиной.

Fast Ethernet, который повсеместно используется и имеет скорость 100 Мбит/с может быть организован на различных типах кабелей (табл. 5.2).

Таблица 5.2. Основные типы кабелей для сетей Fast Ethernet

Наименование

Тип

Длина сегмента, м

Преимущества

100Base-T4

Витая пара

100

Использование неэкранированной витой пары категории 3

100Base-TX

Витая пара

100

Полный дуплекс при 100 Мбит/с (витая пара категории 5)

100Base-FX

Оптоволокно

2000

Полный дуплекс при 100 Мбит/с, большая длина сегмента

Основная идея создания Gigabit Ethernet – увеличение скорости в 10 раз при сохранении обратной совместимости с использующимися сетями Ethernet. В гигабитном варианте протокол CSMA/CD не используется, поэтому максимальная длина кабеля определяется исключительно мощностью сигнала. Он поддерживает как медные, так и оптоволоконные кабели (табл. 5.3).

Таблица 5.3. Основные типы кабелей для сетей Gigabit Ethernet

Наименование

Тип

Длина сегмента, м

Преимущества

1000Base-SX

Оптоволокно

550

Многомодовое волокно (50, 62.5 мкм)

1000Base-LX

Оптоволокно

5000

Одномодовое (10мкм) или многомодовое (50, 62.5 мкм) волокно

1000Base-CX

2 экранированные витые пары

25

Экранированная витая пара

1000Base-T

4 неэкранированные витые пары

100

Стандартная витая пара 5 категории

Все указанные категории витой пары и оптоволоконных кабелей подробно рассмотрены и описаны в [18].

Кабельная система (КС), по сути, представляет собой фундамент любой локальной вычислительной сети. КС состоит из коммуникационных элементов (кабелей, разъемов кросс-панелей, шкафов и коннекторов), которые позволяют создавать гибкую, регулярную, масштабируемую структуру.

Структурированная кабельная система (СКС) состоит из трех подсистем – горизонтальной (в пределах этажа, соединяющей кроссовый шкаф этажа с розетками пользователей), вертикальной (соединяющей кроссовые шкафы каждого этажа с центральной аппаратной здания) и подсистему кампуса (соединяющей несколько зданий с главной аппаратной всего кампуса) [2].

Естественно СКС обладает рядом неоспоримых преимуществ, по сравнению с хаотическим расположением кабелей, которое зачастую встречается в существующих локальных сетях.

Основные достоинства СКС – высокая надежность, увеличенный срок службы, меньшие затраты при расширении, простота в обслуживании.

Недостаток, пожалуй, всего один – значительные первоначальные вложения.

Беспроводные ЛВС (стандарт 802.11) мы уже рассмотрели в разделе 5.5. Здесь отметим только, что стандарт 802.11 допускает организацию беспроводных ЛВС в двух вариантах – с базовой станцией и без нее.


Лекция добавлена 28.02.2013 в 00:42:29