Лекция 2. Классификация инфокоммуникационных сетей.

Лекция 2. Классификация инфокоммуникационных сетей.

Начало формы

Классификация сетей по области действия

Классификация компьютерных сетей по области действия учитывает географиче­ский район, охваченный сетью, и, в меньшей степени, размер сети. При такой клас­сификации выделяют следующие типы компьютерных сетей

• локальные (Local Area Network — LAN),
• городские (Metropolitan Area Network — MAN),
• глобальные (Wide Area Network — WAN)

Тип сети в некоторой степени зависит от ее размера, т.е. от количества подклю­ченных компьютеров и пользователей локальные сети обычно меньше городских, ко­торые, в свою очередь, обычно меньше глобальных. В некоторой степени тип зависит также от финансовых ресурсов глобальные сети, как правило, стоят дороже и требуют больших затрат на поддержание, чем локальные. Однако наиболее существенным фактором классификации является географическая область, покрываемая сетью.

Локальные сети

В толковом словаре локальный означает "местный, но не выходящий за определен­ные пределы". Аналогично этому термин "локальная сеть" означает сеть, охватываю­щую ограниченную площадь. Компьютеры, принадлежащие локальной сети, располо­жены недалеко один от другого. Однако количество компьютеров и пользователей ло­кальной сети может находиться в довольно широких пределах. Например, сеть может состоять из двух рабочих мест с компьютерами, расположенными в нескольких метрах друг от друга, или из сотен компьютеров, разбросанных по этажам небоскреба, а иногда и нескольких расположенных рядом зданий. На рис. 2.1 показано графическое представление простой локальной сети.

Чтобы облегчить управление большими локальными сетями, их иногда разде­ляют на рабочие группы. В этом случае в рабочую группу входят пользователи, имеющие доступ к одним и тем же ресурсам, таким как файлы, принтеры или приложения. Например, локальная сеть некоторой компании может быть разде­лена на рабочие группы в соответствии с такими ее подразделениями, как финан­совый отдел, отдел продаж, отдел кадров и т.д. На рис. 2.2 показана локальная сеть с рабочими группами.

Локальные компьютерные сети могут составить основу более крупных сетей, го­родских или глобальных, которые образуются путем соединения двух или более ло­кальных сетей.

Городские сети

Городская компьютерная сеть состоит из двух или большего количества локальных сетей, расположенных на площади, приблизительно соответствующей большому горо­ду, откуда и происходит их название. Обычно городская сеть представляет собой об­щедоступную компьютерную сеть с высокими параметрами производительности. Го­родская сеть показана на рис. 2.3.

Термин "городская сеть" используется не так часто, как "локальная" и "глобальная", потому что городские сети встречаются значительно реже. Большинство сетей ограничены пределами здания или нескольких зданий, следовательно, они по­падают в категорию локальных. Если же они простираются на большее расстояние, то, скорее всего, их узлы достигают других городов, штатов или стран, переходя таким образом в категорию глобальных сетей. Максимальное расстояние между узлами го­родской сети приблизительно равно 80 километрам.

Глобальные сети

Глобальными называются компьютерные сети, охватывающие большие географические пространства. Лучшим и наиболее знакомым примером глобальной сети является Internet. Однако существуют и частные глобальные сети. Многие крупные компании с офисами в разных странах имеют корпоративные глобальные сети, соединяющие удаленные офисы посредством телефонных линий, спутниковых и других средств связи. Глобальная сеть всегда состоит из многих соединенных вместе локальных сетей.

Используются также термины intranet (внутрисетевой) и extranet (экстрасеть) Тер­мином "intranet" обозначаются частные локальные сети компаний, использующие про­токолы (например, TCP, HTTP и FTP) и технологии Internet. Экстрасетью называется объединение корпоративных сетей различных компаний взаимодействующих друг с другом посредством Internet.

В глобальных сетях для соединения составляющих их частей могут использоваться частные линии, однако чаще всего для этого используются общедоступные средства свя­зи, например система телефонной связи. Поэтому чаще всего скорость передачи данных в глобальных сетях значительно ниже, чем в локальных. Типичная пропускная способ­ность телефонного канала с использованием самого совершенного модема не может превысить 50 Кбит/с. Даже высокоскоростные линии глобальных сетей стандарта TI, кабельные модемы и цифровые абонентские линии DSL могут достичь лишь 1—6 Мбит/с. Между тем в самой медленной локальной сети Ethernet скорость передачи составляет 10 Мбит/с.

Другой характерной особенностью глобальных сетей является то, что их соедине­ния не могут быть постоянными, как в кабельных локальных сетях. Довольно часто, хотя и не всегда, используются коммутируемые связи, те "по вызову". Многие гло­бальные сети используют выделенные каналы связи, предназначенные исключительно для данной сети, однако в глобальных сетях, в отличие от локальных, значительно чаще используются временные соединения.

Таким образом, в глобальных сетях могут использоваться как частные, так и обще­доступные средства связи, как выделенные, так и коммутируемые Связи глобальных сетей обычно значительно "медлительнее", чем связи локальных сетей.

Глобальные сети подразделяются на распределенные и централизованные. У распределенных глобальных сетей (например, Internet) нет центрального пункта управления С другой стороны, централизованная глобальная сеть имеет централь­ный сервер, или центральный узел (обычно в штаб-квартире компании), к кото­рому подключены остальные сети На рис 2.4 показан пример централизованной глобальной сети.

 

Распределенные глобальные сети являются маршрутизируемыми сетями. Это зна­чит, что пакеты сообщения, передаваемого из одной локальной сети в другую, долж­ны пройти через шлюзы. Шлюз — это маршрутизатор, или компьютер, конфигуриро­ванный на выполнение функций маршрутизации.

Серверы и клиенты

Прежде чем приступить к рассмотрению особенностей разных типов сетей, нужно определить термины, обозначающие роли в сети отдельных компьютеров.

Сервер — это компьютер, предоставляющий свои ресурсы (данные, программное обеспечение, периферийное оборудование) другим компьютерам сети. Клиент (клиентский компьютер) — это компьютер, получающий доступ к ресурсам сервера.

Отдельные серверы

Операционные системы, которые обычно считаются клиентскими (Windows 95/98/МЕ, Windows NT Workstation, Windows 2000 Professional и др.), могут выполнять и часто выполняют функции сервера. На компьютерах с этими системами могут храниться разделяемые ресурсы, предназначенные для использования другими компьютерами.

Чтобы ресурсы были доступны для других компьютеров сети, нужно определить их как разделяемые и задать имена разделяемых ресурсов, идентифицирующие их в пределах сети. Эти имена не обязательно должны совпадать с именами самих ресурсов. Например, если в сети нужно разделять (совместно использовать) каталог Administration, ему можно при­своить разделяемое имя Admin. На других компьютерах сети, в которых будет использо­ваться этот каталог, он будет доступен с именем Admin. При подключении к этому ресурсу также нужно будет использовать имя Admin.

На рис. 2.5 показано диалоговое окно операционной системы Windows 2000, в ко­тором можно создать разделяемый ресурс для каталога My Documents.

 

Обратите внимание: собственное имя каталога присутствует в заголовке диалого­вого окна, хотя разделяемое имя определено как Docs. Когда к ресурсам сети обраща­ется какой-либо компьютер сети, в его списке просмотра (списке доступных разделяе­мых ресурсов) данный ресурс виден под именем Docs (рис. 2.6).

Выделенные серверы

Каждый компьютер, разделяющий свои ресурсы, является сервером. Однако этот термин чаще используется для обозначения именно компьютера, специально выделен­ного для разделяемых файлов, приложений или периферийного оборудования. Обыч­но выделенный сервер представляет собой компьютер с быстродействующим процессо­ром и большим объемом памяти, которые рассчитаны не на выполнение повседнев­ных задач сервера, а для обслуживания клиентских компьютеров. Доступ к серверному компьютеру чаще всего имеют только администраторы сети для выполне­ния задач управления, мониторинга и поддержки работоспособности сети.

В больших сетях выделенный сервер часто выполняет только одну определенную функцию, как в приведенных ниже случаях.

• Файловым сервером называется сервер, на котором хранятся файлы данных. Поль­зователи могут хранить данные своих приложений на жестком диске не своего ком­пьютера, а файлового сервера. На сервере файлы легче найти, потому что все они находятся в одном месте, кроме того, легче создавать их резервные копии.
• Серверы печати представляют собой компьютеры, управляющие одним или не­сколькими принтерами, которые предназначены для распечатки документов, передаваемых пользователями по сети.
• Серверы приложений — это компьютеры, на которых, установлены сетевые приложения. Пользователи могут выполнять эти приложения (например, обра­ботку текстов или программы баз данных) посредством сети, несмотря на то что на их компьютерах эти приложения не установлены.
• Регистрационные серверы (в сетях Windows они называются контроллерами доменов) предназначены для обеспечения безопасности баз данных. На них содержится ин­формация об учетных записях пользователей. Сервер проверяет права доступа поль­зователя к базе данных и управляет доступом к сети и ее ресурсам.
• Серверы Web выполняют программное обеспечение Web-серверов (просим извинить за невольную тавтологию) под управлением определенных операци­онных систем. Например, Microsoft Internet Information Server под управлени­ем Windows NT/2000; Apache под управлением серверов Linux или UNIX; Enterprise Server компании Netscape для различных платформ. Многие опера­ционные системы поставляются с встроенным программным обеспечением Web-сервера. Программное обеспечение Web-серверов часто содержит про­граммы поддержки протоколов FTP (File Transfer Protocol) и NNTP (Network News Transfer Protocol).
• Серверы электронной почты предоставляют "коллекцию" почтовых ящиков, в которые попадают письма, адресованные пользователям сети. Затем эти элек­тронные письма выгружаются на компьютеры пользователей. Примерами программного обеспечения сервера электронной почты служат программы Microsoft Exchange для сети Windows и Sendmail — распространенный почтовый демон UNIX.
• Серверы удаленного доступа предоставляют коммутируемое соединение. С их помощью другой компьютер может получить доступ к серверу или к сети по те­лефонной линии.
• Терминальные серверы предназначены для выполнения клиентских приложе­ний. С их помощью компьютеры тонких клиентов (недорогие малопроизводи­тельные устройства) могут функционировать как терминалы, а не как незави­симые системы. Серверы этого типа предоставляют пользователям многосеан­совую среду и выполняют приложения клиентов.
• Телефонные серверы служат автоответчиками, передают голосовое сообщение и перенаправляют вызовы.
• Кластерные серверы обеспечивают объединение многих серверов в кластеры, т.е. в группы независимых компьютерных систем, работающих вместе как одна система. Это делается для решения особенно ответственных задач, когда нужно, чтобы приложения и ресурсы при любых неожиданностях всегда были доступ­ны для клиентов.
• Прокси-серверы служат промежуточными звеньями между рабочими станциями пользователей и Internet. Они повышают безопасность системы и предоставля­ют средства администрирования и кэширования данных.
• Факс-серверы служат центральной точкой сети, предназначенной для приема и отправки факсов и для распределения поступивших факсов соответствующим пользователям.
• ВООТР-серверы с помощью протокола ВООТР загружают операционные сис­темы клиентских компьютеров, не имеющие жестких дисков, и предоставляют им информацию о конфигурировании сетевого протокола.
• DHCP-серверы (Dynamic Host Configuration Protocol) присваивают IP-адреса и параметры конфигурации TCP/IP компьютерам, конфигурированным как кли­енты DHCP. При этом администратору системы не нужно будет вручную при­сваивать IP-адреса каждому клиентскому компьютеру сети.
• Серверы разрешения имен обслуживают дружественные сетевые имена. Это из­бавляет пользователей от необходимости помнить числа для идентификации компьютеров. Сервер отображает сетевые имена на IP-адреса, используемые стеком протоколов TCP/IP для локализации компьютера в сети. Сервер разре­шения имен содержит также сервер DNS (Domain Name System), который ото­бражает иерархическую структуру имен узловых компьютеров на IP-адреса, и сервер имен NetBIOS (например, сервер WINS компании Microsoft), отображаю­щий имена NetBIOS на IP-адреса.

Одноранговые сети

Одноранговая структура хорошо подходит для небольших сетей, у которых требо­вания к безопасности не очень высоки. В большинстве книг по сетевым технологиям рекомендуется включать в одноранговую сеть не более 10 компьютеров.

Стоимость небольшой одноранговой сети невелика. Ее несложно реализовать на основе таких операционных систем, как Windows 95/98/МЕ, Windows NT Workstation, Windows 2000 Professional и различных версий Linux (все они имеют встроенные сете­вые компоненты).

Если нужно подключить к одноранговой сети компьютер с установленными Win­dows 9х, Windows NT или Windows 2000, то его следует конфигурировать на соедине­ние с рабочей группой в диалоговом окне свойств сетевой конфигурации. В этом окне всем компьютерам, разделяющим с другими свои ресурсы, должно быть присвоено одно и то же имя рабочей группы.

Сети клиент/сервер

Наиболее характерной особенностью сети клиент/сервер является централизованное управленце сетью. В такой сети как минимум на одном компьютере (называемом серве­ром) установлена сетевая операционная система, например Windows NT, Windows 2000 Server или NetWare. На сервере создаются учетные записи пользователей, и администра­тор сети может управлять ею из одного центра.

В сетях клиент/сервер решается также проблема снижения производительности, кото­рое происходит в компьютерах рабочей группы, когда другие пользователи загружают сис­темные ресурсы компьютера одного из пользователей. Производительность и пропускная способность сетей клиент/сервер в общем случае лучше, чем одноранговых.

Операционная система сервера часто предоставляет дополнительные услуги На­пример, сервер Windows NT/2000 может функционировать как сервер удаленного дос­тупа (коммутируемый доступ), к которому можно по телефонной линии подключить много пользователей Обратите внимание Windows 9х и Windows NT Workstation до­пускают только одно входящее соединение в один момент времени.

Сети Windows

Сети клиент/сервер на основе Windows называются доменами. В домене Win­dows NT 4.0 главный компьютер, называемый первичным контроллером домена, содер­жит только копию (с правом чтения и записи) базы данных учетных записей (Security Accounts Manager — SAM). После выхода в свет Windows 2000 компания Microsoft ре­комендует называть домены NT 4.0 доменами ниокнего уровня.

Домены Windows 2000 реализованы на базе активного каталога (Active Directory), копии которого, содержащие регистрационную информацию и объекты представле­ния сетевых ресурсов, хранятся на всех контроллерах доменов. В сети может быть много контроллеров доменов, все они имеют право доступа к основной базе данных как для чтения, так и для записи.

Системы Windows 2000 Professional, Windows NT Workstation, Windows 95/98, Win­dows for Workgroups и MS DOS могут быть клиентами серверов Windows NT или Win­dows 2000. Операционные системы, не принадлежащие Microsoft, например Macintosh или Linux, после установки дополнительного программного обеспечения тоже могут получать доступ к ресурсам серверов Windows.

Сети NetWare

Довольно распространенная сетевая операционная система NetWare компании No­vell предоставляет регистрационную систему безопасности и поддерживает функции хранения файлов и печати. При установке соответствующего программного обеспече­ния клиентские операционные системы Windows тоже могут получать доступ к серве­рам NetWare. Компания Novell также поставляет добавляемую клиентскую программу Client32, которую можно установить в 32-разрядных операционных системах Windows для расширения их функциональных возможностей.

Версии NetWare 4.x и Sjc содержат службы каталогов, использующие иерархическую базу данных NDS (NetWare Directory Services), аналогичную системе Active Directory ком­пании Microsoft. (Справедливости ради, следует отметить, что NDS появилась раньше, чем Active Directory.) Более ранние версии NetWare (3.x и раньше), все еще установленные во многих сетях, для организации сетевых объектов используют базу данных Bindery.

Сети UNIX

В свое время на большинстве узловых компьютеров сети ARPAnet (предшественницы Internet) была установлена сетевая операционная система UNIX. Она была разработана компанией Bell в 1969 году и завоевала большую популярность благодаря свободному и бесплатному распространению. Это весьма мощная сетевая операционная система, однако большинство реализаций UNIX основаны на текстовом вводе-выводе, поэтому неудобны и довольно сложны для изучения.

Система Linux представляет собой "вариацию на тему" UNIX. В последнее время Linux становится все более распространенной в качестве как сервера, так и настоль­ной операционной системы. Как и ее старшая сестра UNIX, она основана на' откры­том стандарте, поэтому многие компании поставляют на рынок собственные версии, распространенные версии Linux — RedHat, Caldera и Corel.

Смешанные сети

В настоящее время большинство сетей, служащих промежуточным звеном для свя­зи с большими сетями, можно рассматривать как смешанные. Они реализованы на основе программного обеспечения различных поставщиков, используют разные про­токолы и могут даже объединять принципы построения доменов и рабочих групп.

Сеть Microsoft, в которой клиенты регистрируются на контроллере домена Windows NT, может иметь файловый сервер NetWare, к которому эти же клиенты по­лучают доступ. В этой же сети компьютер с UNIX может выполнять функции Web- сервера. Персональный компьютер можно даже подключить к мэйнфрейму IBM AS/400 для доступа к его приложениям.

Большинство поставщиков предоставляют специальные инструменты для взаимо­действия с разными системами. Для облегчения интеграции в другую среду эти инст­рументы могут быть или добавляемыми, или встроенными в операционную систему. Например, операционные системы Windows NT и Windows 2000 Server компании Mi­crosoft содержат службы доступа к сетям NetWare и Macintosh.

Ниже приведены некоторые популярные средства взаимодействия.

• Client Services for NetWare (CSNW) и Gateway Services for NetWare (GSNW).
• Средство CSNW позволяет компьютеру-клиенту Microsoft получить непосредст­венный доступ к серверам NetWare. Средство GSNW позволяет клиентам сер­вера Microsoft получить доступ к ресурсам сервера NetWare посредством про­граммного шлюза, установленного на сервере Windows NT или Windows 2000.
• Файловые службы и службы печати для NetWare. Позволяют компьютерам Net­Ware получить доступ к файлам и принтерам сети Microsoft.
• Файловые службы и службы печати для Macintosh. Позволяют компьютерам Macintosh получить доступ к файлам и принтерам сети Microsoft.
• Systems Network Architecture (SNA). Позволяет подключить сеть персональных компьютеров к мэйнфрейму IBM.
• SAMBA Набор утилит, с помощью которых компьютер Microsoft может полу­чить доступ к файловым службам и службам печати серверов UNIX.

Конец формы

Сети NetBEUI

Протокол NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface) обычно используется в не­больших простых локальных сетях на базе операционных систем Microsoft. Протокол NetBEUI основан на протоколах NetBIOS (Network Basic Input/Output System), разра­ботанных компанией IBM для использования в рабочих группах. Обратите внимание: сеть NetBEUI не может быть маршрутизирована. Это значит, что если сеть разделена на подсети, то для коммуникации с компьютерами другой подсети нужно использо­вать другой локальный сетевой протокол.

Преимуществами сетей NetBEUI являются простота, высокое быстродействие и низкие накладные расходы.

Сети IPX/SPX

Стек протоколов IPX/SPX (Internet Package Exchange/Sequenced Packet Exchange) используется в качестве протокола локальных сетей Novell. Для сетей NetWare до вер­сии 5.0 этот протокол является обязательным.

Протокол IPX/SPX обычно используется в сетях NetWare, однако он может ис­пользоваться и в других сетях. Рабочая группа или домен компьютеров Microsoft тоже могут использовать протокол IPX/SPX. Компания Microsoft включила в операционные системы Windows 9*, Windows NT/2000 собственную реализацию IPX/SPX- совместимых протоколов под названием NWLink. Для подключения клиента Microsoft к серверу NetWare с операционной системой NetWare 4.0 и ниже на этом клиенте должен быть установлен протокол NWLink или IPX/SPX.

Конфигурирование протокола IPX/SPX не очень сложное (сложнее, чем NetBEUI, но проще, чем TCP/IP), его быстродействие выше, чем у TCP/IP. Протокол IPX/SPX иногда используется во внутренних сетях Microsoft, подключенных к Internet в целях повышения безопасности.

Сети TCP/IP

Из всех распространенных протоколов локальных сетей протоколу TCP/IP прису­щи наименьшее быстродействие и наибольшая сложность конфигурирования. Не­смотря на это, он все же получил широкое распространение. Это объясняется сле­дующими причинами.

В протоколе TCP/IP используется гибкая схема адресации, исключительно удачная для маршрутизации даже в самых больших сетях.

Протокол TCP/IP поддерживается практически во всех операционных системах и на всех платформах.

К настоящему времени разработано и применяется огромное количество инстру­ментов и утилит для мониторинга и управления комплектом протоколов TCP/IP.

Протокол TCP/IP де-факто является протоколом глобальной сети Internet. В любой системе, подключаемой к Internet, должен быть реализован протокол TCP/IP.

Протокол AppleTalk

Представляет собой набор протоколов, разработанных компанией Apple для объедине­ния в сеть компьютеров Macintosh. Пакет протоколов AppleTalk включает три протокола.

• LocalTalk. Используется для объединения компьютеров Macintosh в небольшие рабочие группы. Его быстродействие относительно невелико (230,4 Кбит/с), и он поддерживает не более 32 устройств.
• EtherTalk. Используется для подключения рабочих групп Macintosh к сетям Ethernet.
• TokenTalk. Используется для подключения рабочих групп Macintosh к сетям To­ken Ring.

В сетях AppleTalk для отображения адресов AppleTalk на адреса Ethernet и на фи­зические адреса MAC (Media Access Control) сетей Token Ring используется протокол AARP (AppleTalk Address Resolution Protocol).

Пакет протоколов OSI

Пакет протоколов OSI (Open System Interconnection) был разработан с целью заме­ны TCP/IP. Международная организация стандартизации ISO (International Organiza­tion for Standardization), разработавшая этот протокол, намеревалась устранить пута­ницу и облегчить стандартизацию сетевых продуктов многочисленных поставщиков.

Намерение заменить TCP/IP пакетом OSI хорошо выглядело в теории, однако TCP/IP оказался намного более стойким, чем ожидалось. В свое время правительство США по­спешило форсировать процесс замены. В 1980 году Министерство обороны США объяви­ло, что к августу 1990 года все его сети будут использовать протокол OSI. Однако этого не случилось. Сети не были изменены, и TCP/IP продолжает властвовать как король Internet. Позиции TCP/IP по-прежнему неуязвимы. Развиваясь, он оказался способным удовлетво­рить все требования бурного роста, что демонстрирует планируемый переход на IPv6.

Сети с шинной топологией

Шина представляет собой сеть, проложенную по линии. Кабель проходит от од­ного компьютера к следующему, затем к следующему и т.д. Шинная топология пока­зана на рис. 2.9.

Поскольку у каждой линии есть начало и конец, на каждом конце шины должен быть терминатор (оконечное устройство, оконечная нагрузка шины). Если оба конца кабеля не подключены к терминаторам, то происходит отражение сигнала, нарушаю­щее нормальную работу сети. Один из концов шины (но не оба) обязательно должен быть заземлен.

Для завершения шины терминатор подключается к "пустой" стороне Т-образного разъема сетевого адаптера в первом и последнем компьютерах.

В сетях с шинной топологией может использоваться как толстый, так и тонкий ко­аксиальный кабель. Обычно в таких сетях используется архитектура 10Base2 или 10Base5.

Сети с кольцевой топологией

Если соединить последний в магистрали компьютер с первым, то получится кольцевая топология. В кольце каждый компьютер соединен с двумя другими и сигнал может проходить по кругу (рис. 2.10). Поскольку кольцо не имеет конца, терминаторы не нужны (и даже невозможны).

Физически в кольцевой сети, как и в шинной, используется коаксиальный кабель. В сети Token Ring, представляющей собой логическое кольцо, согласно спецификаци­ям IEEE 802.5 используется кабель STP (типа IBM).

Преимущества кольцевой сети

В кольце сравнительно легко устранять неполадки. Как и шину, кольцо просто реализовать. Для установки кольца требуется больше кабеля, чем для шины, и мень­ше, чем в звездообразной топологии.

Недостатки кольцевой сети

Кольцевой топологии присущи некоторые недостатки шинной топологии. Если круг не разрывается, то это надежная топология. Однако если где-либо происходит разрыв или разъединение, то вся сеть выходит из строя.

Другой недостаток кольца состоит в том, что в сеть трудно добавить новый компь­ютер. Поскольку кабель проходит по кругу, для добавления нового компьютера коль­цо нужно разорвать, при этом сеть становится неработоспособной.

Звездообразные сети

Звезда — одна из наиболее распространенных топологий локальных сетей. Звезда образуется путем соединения каждого компьютера с центральным концен­тратором (рис. 2.11).

Концентратор может быть активным, пассивным или интеллектуальным. Пассив­ный концентратор представляет собой всего лишь точку соединения. Он не потребля­ет электрическую энергию. Активный концентратор (наиболее распространенный) фактически является повторителем со многими портами. Прежде чем передать сигнал другому компьютеру, активный концентратор усиливает его. Интеллектуальный кон­центратор представляет собой активный концентратор с возможностями диагностики. Для этого в нем есть специальная встроенная микросхема.

При звездообразной топологии обычно используются неэкранированные витые пары и архитектура Ethernet 10BaseT или 100BaseT.

Ячеистая топология

Эта топология распространена не так широко, как три предыдущие. При ячеистой топологии каждый компьютер соединен непосредственно с каждым другим компью­тером сети (рис. 2.12).

Благодаря избыточным соединениям ячеистая топология более устойчива к сбоям. Если один путь прохождения сигнала выходит из строя, сигнал может пройти по другому пути.

К сожалению, это преимущество нивелируется высокой стоимостью кабелей, которых нужно огромное количество, и сложностью сети, если в ее состав входит много компьютеров. При добавлении каждого нового компьютера количество со­единений растет экспоненциально. Видимо, недаром в английском языке термин "ячейка" (mesh) звучит как "путаница" (mess) — это именно то, что получается при наращивании сети.

Смешанные топологии

В сетевой терминологии слово смешанный может иметь два разных значения. В данной главе слово смешанный обозначает топологию, объединяющую элементы двух или более стандартных топо­логий (например, ячеистой и звезды).

Смешанные ячеистые сети

Поскольку ячеистая топология с ростом сети быстро становится слишком сложной и неуправляемой, во многих сетях используется полуячеистая топология, в которой соедине­ния установлены не между всеми компьютерами. Такую сеть иногда называют смешанной ячеистой. Избыточные соединения устанавливаются только между наиболее ответствен­ными компьютерами. Пример смешанной ячеистой сети приведен на рис. 2.13.

Смешанная ячеистая топология имеет большинство преимуществ чистой ячеистой топологии при меньшей стоимости. При этом реализовать ее и управлять ею значи­тельно легче.

Комбинированные топологии

Смешанными могут называться не только топологии, но и сети, использующие не­сколько топологий. Такие сети распространены довольно широко Смешанная сеть получается если, например, соединить несколько концентраторов с помощью шины и подключить к каждому концентратору несколько компьютеров (рис. 2.14). Специаль­но для этого во многих концентраторах предусмотрены разъемы BNC для тонких ко­аксиальных кабелей и несколько портов RJ-45 для витых пар.

При такой топологии (см. рис 2.14) коаксиальный кабель, соединяющий концен­траторы, называется магистральным или магистралью. В этом случае магистраль явля­ется компонентом сети, объединяющим ее части, называемые сегментами Путем подключения к магистрали новых сегментов можно создать довольно большую сеть.

Сети Ethernet

Архитектура Ethernet, разработанная в 1960-х годах и усовершенствованная компания­ми Xerox, Digital и Intel с целью соответствия спецификациям IEEE 802.3, на сегодняшний день является наиболее распространенной сетевой архитектурой.

Сети Ethernet физически конфигурируются как шины или звезды. В качестве ме­тода сетевого доступа в Ethernet используется множественный доступ с контролем не­сущей и обнаружением конфликтов (Carrier Sense Multiple Access Collision Detect — CSMA/CD). Пропускная способность стандартной Ethernet ограничена 10 Мбит/с. В настоящее время уже довольно распространена Fast Ethernet с пропускной способно­стью 100 Мбит/с и в ближайшем будущем на рынке должна появиться Gigabit Ethernet, перешагнувшая рубеж 1 Гбит/с.

В зависимости от используемого типа кабеля выделяются следующие архитектуры Ethernet:

• 10Base5;
• 10Base2;
• 10BaseT;
• 100BaseT;
• 1000BaseT;
• 100Base VG-Any LAN;
• 10BaseFL;
• 100BaseFL.

Ethernet 10Base5

Сеть 10Base5 иногда называют стандартной Ethernet, хотя в настоящее время она уже не так распространена, как некоторые другие типы Ethernet. В сети 10BaseS ис­пользуется толстый коаксиальный кабель RG-8 или RG-11 (толщиной немного боль­ше сантиметра), поэтом ее называют толстой сетью

Число 10 в названии 10Base5 означает максимальную пропускную способность: 10 Мбит/с. Число 5 означает максимальную длину сегмента: 500 метров. В толстых сетях используется шинная топология.

По ряду причин с толстыми сетями труднее работать, чем с Ethernet, в которых используются другие типы кабелей. Во-первых, толстый кабель менее гибок из-за большого диаметра. Во-вторых, в соединении используется специальное устройство — пронзающий ответвитель, или "зуб вампира", при этом для соединения с разъемом в кабеле нужно просверлить небольшое отверстие. В сетях 10Base5 используются внешние трансиверы. Трансивер представляет собой устройство, генерирующее и при­нимающее сигналы данных. В других архитектурах Ethernet трансиверы встроены в сетевой адаптер. Для подключения трансивера к сетевому адаптеру в сетях 10Base5 используется разъем DIX и кабель AUI.

Ethernet 10Base2

Довольно распространены коаксиальные сети 10Base2, в которых используется более тонкий кабель (приблизительно полсантиметра диаметром). Эти сети де­шевле, а кабель более гибкий, чем у 10Base5. Число 2 в названии сети означает округленное значение максимальной длины сегмента, которая равна 185 метров. Как и в 10BaseS, в тонких сетях используется шинная топология с терминаторами на каждом конце.

На физическом уровне сеть 10Base2 легче установить, чем толстую сеть. Для под­соединения кабеля к Т-образному разъему сетевого адаптера используется поворот­ный разъем BNC (рис. 2.15). Трансивер встроен в сетевой адаптер.

Кабели тонких сетей иногда называются дешевыми, потому что с ними установка сети обходится дешевле, чем с толстыми кабелями. Погонная стоимость (стоимость одного метра) тонкого кабеля обычно выше, чем витой пары, однако благодаря шин­ной топологии в коаксиальной сети расход кабеля меньше.
Ethernet с витыми парами

В настоящее время при установке новых локальных сетей чаще всего используются витые пары, в частности в сетях 10BaseT (буква Т означает twisted — скрученный). Большинству читателей витые пары хорошо знакомы, поскольку они используются в телефонных линиях.

Существует несколько категорий витых пар: 1, 2 и т.д. В табл. 2.3 приведены ха­рактеристики и области применения различных категорий витых пар.

Кабели категории 5, 7 и улучшенной категории 5е пока что встречаются не часто, поскольку их спецификации определены сравнительно недавно.

Как видно из табл. 2.3, витые пары могут обеспечить большую пропускную способность, чем коаксиальные кабели. К тому же витая пара очень гибкая и ее легко монтировать. Они используются с разъемами RJ — типовыми модульными разъемами в телефонных линиях. В телефонных линиях обычно используются меньшие по раз­мерам разъемы RJ-11, в то время как в сетях Ethernet большинство соединений вы­полняется с помощью больших разъемов RJ-45.

В сети с витыми парами каждый компьютер соединен с центральным концентра­тором в топологии звезды.

Сети 10BaseT

Спецификация 10BaseT популярна в локальных сетях любых размеров. В них мо­гут использоваться кабели категории 3, которые уже установлены во многих зданиях в качестве телефонных линий. Однако новые сети 10BaseT обычно устанавливаются с кабелями категорий 5 и 5е, чтобы в дальнейшем было легче модернизировать сети до пропускной способности 100 Мбит/с.

Сети 100BaseT

Спецификация 100BaseT определяет сети Ethernet с пропускной способностью 100 Мбит/с, выполненные на кабелях категорий 5 и 5е. В этих сетях используются те же топология и методы доступа, что и в 10BaseT. И действительно, единственное их отличие — требования к пропускной способности кабеля, сетевых адаптеров и кон­центраторов, которые должны обеспечивать скорость передачи 100 Мбит/с.

Многие сетевые адаптеры и концентраторы сконструированы таким образом, что они могут поддерживать скорость передачи как 10 Мбит/с, так и 100 Мбит/с, что зна­чительно облегчает задачу модернизации сетей. Кроме того, при наличии соответст­вующего оборудования часть сети может работать со скоростью 100 Мбит/с, а другая часть — со скоростью 10 Мбит/с.

Сети 100BaseVG-AnyLAN

Технология 100BaseVG-AnyLAN разработана компанией Hewlett Packard. Это бы­стродействующая и надежная архитектура. В ней используется специальный тип кон­центраторов, выполняющих функции интеллектуального центрального контроллера. Такой концентратор управляет доступом к сети путем быстрого карусельного скани­рования запросов к портам в целях выявления служебных запросов от присоединен­ных к нему узлов. Концентратор принимает поступающие к нему пакеты данных и направляет их только в порты с соответствующими целевыми адресами. Такое сопос­тавление адресов существенно повышает безопасность сети.

Концентраторы могут быть связаны, причем каждый из них можно конфигуриро­вать на поддержку форматов кадра как Ethernet 802.3, так и Token Ring 802.5. Однако все концентраторы одного и того же сегмента сети должны быть конфигурированы на одни и те же форматы кадров.

Сети 100BaseVG-AnyLAN часто причисляют к категории Ethernet, однако в них используется другой метод доступа к сети, который определен спецификацией IEEE 802.12 и называется приоритетом требований.

Сети 10BaseFL и 100BaseFL

Буквы FL в названии сетей означают fiber link — волоконно-оптическая связь. В этих се­тях используется смодулированная передача сигналов по волоконному оптическому кабе­лю.

В волоконно-оптических кабелях для представления нулей и единиц информации, используемой компьютерами, применяется не электрический сигнал, а световые им­пульсы. Большим преимуществом волоконной оптики по сравнению с медными кабе­лями является отсутствие помех и затухания (т.е. уменьшения мощности сигнала с расстоянием). Длина участка волоконно-опти