Rezumat: Motivele structurării rețelelor locale și globale. Structurarea fizică și logică. Obiectivul funcțional al principalelor tipuri de echipamente de comunicații: repetoare, poduri, switch-uri, routere și rolul serviciilor de rețea.
Motivele structurării rețelelor de infrastructură de transport
În rețelele cu un număr mic de calculatoare (10-30), cea mai des utilizată este una dintre topologiile tipice - un autobuz obișnuit, un inel, o stea sau o rețea complet conectată. Toate aceste topologii au proprietatea de omogenitate, adică toate computerele dintr-o astfel de rețea au aceleași drepturi în ceea ce privește accesul la alte computere (cu excepția calculatorului central cu conexiune "stea"). Această omogenitate a structurii simplifică procedura de creștere a numărului de computere, facilitează întreținerea și funcționarea rețelei.
Cu toate acestea, în construcția de rețele mari, structura omogenă a conexiunilor se transformă dintr-un avantaj într-un dezavantaj. În astfel de rețele, utilizarea structurilor standard generează diferite limitări. dintre care cele mai importante sunt:
- restricții privind lungimea comunicării dintre noduri;
- restricții privind numărul de noduri din rețea;
- Limitări privind intensitatea traficului generate de nodurile de rețea.
De exemplu, tehnologia Ethernet pe un cablu coaxial subțire permite utilizarea unui cablu de cel mult 185 metri, la care nu pot fi conectate mai mult de 30 de calculatoare. Cu toate acestea, dacă computerele fac schimb de informații intensiv, uneori este necesar să reducă numărul de mașini conectate la cablu la 20 sau chiar 10, astfel încât fiecare calculator să primească o parte acceptabilă din lățimea de bandă a rețelei.
Pentru a elimina aceste restricții, se folosesc metode speciale de structurare a rețelelor și echipamente speciale de structurare - repeate. concentratoare. poduri, switch-uri, routere. Acest tip de echipament este, de asemenea, numit echipament de comunicare. ținând cont de faptul că, cu ajutorul său, segmentele individuale ale rețelei interacționează între ele.
- Topologia conexiunilor fizice (structura fizică a rețelei). În acest caz, configurația conexiunilor fizice este determinată de conexiunile electrice ale computerelor, adică marginile graficului corespund segmentelor de cablu care leagă perechile de noduri.
- Topologia conexiunilor logice (structura logică a rețelei). Aici, ca conexiuni logice, există rute de transfer de date între nodurile rețelei, care sunt formate prin adaptarea corespunzătoare a echipamentelor de comunicații.
Structurarea rețelei fizice
Cel mai simplu dispozitiv de comunicare - un repetor - este folosit pentru a conecta fizic diferite segmente ale unui cablu LAN pentru a mări lungimea totală a rețelei. Repetorul transmite semnale care provin dintr-un segment al rețelei către celelalte segmente ale acesteia (Figura 8.1). Repetorul vă permite să depășiți limitările privind lungimea liniilor de comunicație prin îmbunătățirea calității semnalului transmis - restabilirea puterii și a amplitudinii acestuia, îmbunătățirea fronturilor etc.
Fig. 8.1. Repetorul vă permite să măriți lungimea rețelei Ethernet.
Repeater. care are mai multe porturi și conectează mai multe segmente fizice, este adesea numit concentrator sau hub. Aceste nume (hub - baza, centrul de activitate) reflectă faptul că în acest dispozitiv toate conexiunile dintre segmentele rețelei sunt concentrate.
Utilizarea concentratorilor este tipică pentru aproape toate tehnologiile de bază ale rețelelor locale - Ethernet. ArcNet. Token Ring. FDDI. Fast Ethernet. Gigabit Ethernet.
Trebuie subliniat faptul că în activitatea oricăror concentratori există multe în comun - repetă semnalele care vin de la unul dintre porturile lor în alte porturi. Diferența este în care porturi se repetă semnalele de intrare. Astfel, concentratorul Ethernet repetă semnalele de intrare pe toate porturile sale, în plus, de unde vin semnalele (Figura 8.2).
Fig. 8.2. Hub Ethernet.
Iar concentratorul Token Ring (Figura 8.3) repetă semnalele de intrare provenite de la un anumit port, numai pe un singur port - cel pe care este conectat următorul computer din ring.
Fig. 8.3. Token Ring Concentrator.
Adăugarea unui hub în rețea modifică întotdeauna topologia fizică a rețelei, însă lasă topologia sa logică neschimbată.
Așa cum am menționat deja, topologia fizică înseamnă configurarea conexiunilor formate din părțile individuale ale cablului și logică - configurarea fluxurilor de informații între calculatoarele din rețea. În multe cazuri, topologiile fizice și logice ale rețelei sunt aceleași. De exemplu, o rețea. prezentat în Fig. 8.4a. are un "inel" de topologie fizică. Computerele unei astfel de rețele câștigă accesul la cablurile de apel prin transferul unui cadru special de chei unul la celălalt, acest marcator fiind de asemenea transferat secvențial de la calculator la computer, în aceeași ordine în care computerele formează un inel fizic. adică computerul A trece tokenul la computerul B, computerul B la computerul C și așa mai departe.
Rețea. prezentat în Fig. 8.4b. demonstrează un exemplu de neconcordanță între topologia fizică și logică. Din punct de vedere fizic, calculatoarele sunt conectate în topologia "autobuz comun". Accesul la magistrală nu se bazează pe algoritmul de acces aleatoriu. utilizate în tehnologia Ethernet. și prin trecerea markerul într-un mod circular: .. de la PC-ul A - PC-B, calculatorul B - Pe computer, etc. Aici procedura pentru trecerea jetonul nu mai este repetă conexiunea fizică, ci este determinată de driverul adaptorului logic de rețea de configurare. Nimic nu împiedică să configurați adaptoare de rețea și driverele lor, astfel încât să formeze un inel de calculatoare într-o ordine diferită, de exemplu: B, A, C. Structura fizică a rețelei nu este schimbat.
Fig. 8.4. a) structura logică și fizică a rețelei coincide; b) structura logică nu coincide cu structura fizică.
Un alt exemplu de discrepanță între topologiile fizice și logice ale rețelei este rețeaua considerată în Fig. 8.2; Hubul Ethernet acceptă topologia fizică din rețeaua "stea". Cu toate acestea, topologia rețelei logice a rămas neschimbată - este un "autobuz comun". Deoarece hub-ul repetă datele provenind de la orice port de pe toate celelalte porturi, ele apar pe toate segmentele fizice ale rețelei în același timp ca într-o rețea cu o magistrală comună fizică. Logica accesului la rețea nu se modifică: toate componentele algoritmului de acces aleatoriu - determinarea mediului inactiv, captarea mediului, recunoașterea și prelucrarea coliziunilor - rămân în vigoare.
Structurarea fizică a rețelei cu ajutorul concentratorilor este utilă nu numai pentru a mări distanța dintre nodurile rețelei, dar și pentru a îmbunătăți fiabilitatea acesteia. De exemplu, dacă un computer Ethernet cu o magistrală comună fizică, din cauza unei defecțiuni, începe să transmită în mod continuu date printr-un cablu comun, întreaga rețea se stinge și există doar un singur lucru: deconectați manual adaptorul de rețea al acestui computer de la cablu. Într-o rețea Ethernet. construit folosind un concentrator. această problemă poate fi rezolvată automat - hub-ul deconectează portul. dacă detectează că nodul atașat la acesta a monopolizat prea mult rețeaua. Un hub poate bloca un nod incorect funcționând și în alte cazuri, acționând ca un nod de control.