Загальні принципи побудови локальних мереж

 

Вже на основі аналізу загальних принципів побудови мереж передавання даних стає зрозумілим, що мережа є складним комплексом взаємопов’язаних апаратних і програмних компонентів. Відмінності основних компонентів глобальних і локальних мереж залежать як від їх організації, так і задач, які вони виконують. До основних компонентів локальних мереж відносяться:

- комп’ютери;

- комунікаційне обладнання;

- структуровані кабельні системи;

- мережеві операційні системи;

- мережеві додатки.

У сучасних LAN комунікаційне обладнання разом із структуризованими кабельними системами належить до основного обладнання мережі і за своєю вартістю зрівнялося з вартістю комп’ютерів і програмного забезпечення. Операційні системи складають програмну платформу мереж і в значній мірі визначають ефективність їх роботи цілому. Мережеві додатки зорієнтовані на задачі користувачів і забезпечують реалізацію служб мережі.

Локальні комп’ютерні мережі є різновидністю мереж передавання даних і, відповідно, будуються згідно з вимогами певної базової технології. Базова технологія локальної мережі - це узгоджений набір стандартних протоколів і апаратно-програмних засобів, які ці протоколи реалізують. Під протоколом розуміють набір формалізованих правил, які описують формати повідомлень, які використовуються в даній мережі, та способи їх передавання між вузлами мережі

Стандарти базових технологій LAN описують методи передавання даних, апаратно-програмні засоби їх реалізації, висувають вимоги до їх структури та параметрів, правил експлуатації і т.д. (аж до типу роз’ємів і способу використання проводів кабеля).

Найбільш поширеними базовими технологіями локальних мереж є: Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG та ін.

Кожна технологія побудови мережі передбачає використання спеціального комунікаційного обладнання та програмного забезпечення. Технологія може мати декілька специфікацій, які описують побудову різних варіантів мережі, наприклад використання різного фізичного середовища. Так, мережа Ethernet може будуватися на різних типах коаксиального кабелю, кабелю на основі скручених пар та оптоволоконних кабелів.

До системних програмних засобів технології відносяться:

- протокольні модулі, які визначають і регулюють спосіб взаємодії між компонентами мережі;

- програми апаратного рівня, які керують роботою технічних засобів;

- комунікаційні програми, які забезпечують передачу даних між компонентами мережі.

До основних апаратних комунікаційних засобів локальних мереж (LAN) відносяться мережеві адаптери, повторювачі, концентратори, мости, комутатори, шлюзи і маршрутизатори.

Формальними ознаками технологій побудови локальних комп’ютерних мереж є:

1. Метод доступу до фізичного середовища - процедура отримання права на передачу даних у фізичне середовище.

2. Швидкість передавання даних.

3. Тип фізичного середовища, по якому передаються дані.

4. Топологія - спосіб з’єднання комп’ютерів між собою.

5. Максимальний діаметр мережі - віддаль між найбільш віддаленими комп’ютерами.

6. Максимальне число комп’ютерів.

Під методом доступу до фізичного середовища розуміють послідовність дій, які повинен виконати комп’ютер, щоб отримати дозвіл на передавання своїх даних у фізичне середовище мережі. Існуючі методи доступу до фізичного середовища та їх характеристики будуть приведені нижче при описанні конкретних технологій локальних мереж.

Швидкість передавання даних вимірюється в одиницях [біт/сек], є важливою характеристикою мережі і визначає ефективність її використання. Інколи замість швидкості передавання даних подають тактову частоту мережі.

Стандарти структурованих кабельних систем описують побудову фізичного середовища мережі з допомогою різних типів кабелів на основі екранованих та неекранованих скручених пар, волоконнооптичних та коаксиальних кабелях. Вони висувають вимоги до структури кабельної системи, довжин кабельних сегментів, розташування кінцевих та проміжних вузлів мережі, комутаційних шаф, розміщення в них комутаційного обладнання.

Топологією мережі називається конфігурація графа, вершинами якого є комп’ютери, а ребрами – фізичні зв’язки між ними. Розрізняють фізичну і логічну топологію (фізичні і логічні зв’язки). Фізична топологія – це конфігурація електричних зв’язків, утворених окремими сегментами фізичного середовища. Логічна топологія - це конфігурація інформаційних потоків в мережі. Найбільшого поширення в локальних мережах здобули топології типу загальна шина, кільце, зірка, ієрархічна зірка та деякі інші.

Діаметр і число комп’ютерів у сегменті мережі у загальному випадку залежить від її технології та специфікації фізичного середовища, на якому вона побудована. Так стандарти мережі Ethernet, побудованій на скручених парах UTP, обмежують її діаметр при умові використання повторювачів 500 м. Максимальна віддаль між комп’ютерами мережі FDDI на одномодових волоконно-оптичних кабелях може сягати десятків кілометрів. Число комп’ютерів у мережі Ethernet на тонкому коаксиалі RG-58 обмежене числом 30, а на парі UTP - 1024.

 

 

 

Приклад побудови локальної мережі приведений на рис. 2.3. Ця мережа побудована за топологією "загальна шина", яка є характерною для деяких специфікацій технології Ethernet. До її складу входять робочі станції, більш потужний центральний комп’ютер та друкуючий пристрій (принтер). До кабелів (фізичного середовища) комп’ютери під’єднуються з допомогою мережевих адаптерів, які на схемі не показані. Мережеві адаптери разом з програмою-драйвером організовують комп’ютерам доступ до фізичного середовища та перетворюють послідовність біт в електричні сигнали, які поступають у лінію.