Недостатки звездообразных сетей

Недостатки звездообразной топологии связаны главным образом с финансовыми затратами. Для звездообразной сети нужно больше кабелей, чем для шинной или кольца, потому что отдельный кабель проходит от каждого компьютера к концентра­тору, который может находиться далеко. Кроме кабелей приходится покупать доволь­но дорогой концентратор. К счастью, используемые в звезде витые пары стоят недо­рого, к тому же отпадает необходимость в терминаторах.

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.

Классификация сетей по архитектуре

Еще один способ классификации сетей — по архитектуре. В общем случае понятие сетевой архитектуры подразумевает набор спецификаций, определяющих физическую и логическую топологии, типы кабелей, ограничения на расстояние, методы сетевого доступа, размер пакетов, структуру заголовков и другие факторы. Иногда эти специ­фикации называются протоколами канального уровня.

В настоящее время наиболее популярными архитектурами локальных сетей явля­ются Ethernet и Token Ring. Архитектуры AppleTalk и ARCnet получили меньшее рас­пространение. Все эти архитектуры рассматриваются в следующих разделах.

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.