Сетевые архитектуры ArcNet и ArcNet Plus

Это простая, гибкая и недорогая сетевая архитектура, поддерживающая протокол физического уровня IEEE 802.4:

• физическая топология - "звезда", "шина", "звезда - шина";
• логическая топология - упорядоченное "кольцо";
• широкополосная передача данных 2,5 Мбит/с и 20 Мбит/с (для ArcNet Plus);
• метод доступа маркерный;
• средой передачи может быть:
• коаксиальный кабель (длиной 600 м при "звезде" и 300 м при "шине");
• витая пара (максимальная длина 244 м - при "звезде" и "шине");

Компьютеры могут быть коаксиальным кабелем связаны в шину или в иных случаях подключены к концентраторам, которые могут быть: пассивными; активными; интеллектуальными. Пассивные концентраторы просто осуществляют коммутацию кабельных соединений сети. Активные - восстанавливают и ретранслируют сигнал. Интеллектуальные - обнаруживают изменения в сети и удаленно управляют работой сетевых устройств.

Архитектура Arc Net

Особенность маркерного доступа ArcNet (рис. выше) состоит в том, что:

• все компьютеры имеют свои сетевые адреса;
• маркер передается между компьютерами согласно их номерам;
• маркер двигается от компьютера с меньшим номером к компьютеру с более высоким номером, хотя тот может находиться на другом конце сети;
• приемник, получив маркер, добавляет к нему свой пакет, который, дойдя до адресата, освобождает маркер.

Формат пакета ArcNet Plus имеет вид, представленный на рис. ниже.

Пакт передачи информации в ArcNet

Общее количество узлов: 255 - ArcNet; 2047 - Arc Net Plus. ArcNet - это одна из самых старых сетевых архитектур, реализованная недавно фирмой DataPoint в более современную ArcNet Plus. Однако на смену этим архитектурам приходят более современные и производительные. Одной из таких архитектур является FDDI.

Token Ring (Маркерное кольцо)

Данная сетевая архитектура была разработана и внедрена фирмой IBM еще в 1984 г. как часть предложенного ею способа объединить в сеть весь ряд выпускаемых IBM компьютеров: персональные компьютеры; средние ЭВМ и мейнфреймы. Разрабатывая эту технологию, IBM ставила задачу обеспечить простоту монтажа кабеля - витой пары - соединяющего компьютер с сетью через розетку. Token Ring является реализацией протокола физического уровня IEEE 802.5:

• физическая топология - "звезда";
• логическая топология - "кольцо";
• узкополосный тип передачи;
• скорость передачи 4 и 16 Мбит/с;
• соединение неэкранированной и экранированной витой пары;
• метод доступа - маркерное кольцо.

Формат кадра имеет вид, представленный на рис. ниже.

Формат кадра, используемый в сетях Token Ring

Аппаратные компоненты

Логическое кольцо в этой сетевой архитектуре организуется концентратором, который называется модулем множественного доступа (MSAU - MultyStation Access Unit) или интеллектуальным модулем множественного доступа (SMAU - Smart Multystation Access Unit). Кабели (витые пары) соединяют клиентов и серверов с MSAU, который работает по принципу других концентраторов.

При соединении компьютеров он включается в кольцо (рис. ниже). IBM MSAU имеет 10 портов соединения. К нему можно подключить до 8 компьютеров. Каждое кольцо может содержать до 33 концентраторов.

Логическое кольцо

Общее число компьютеров - 72 при использовании UTP и 260 при использовании STP. Другие производители выпускают MSAU большей емкости (в зависимости от модели). Расширение логического кольца на базе концентраторов позволяет увеличить общее количество узлов в сети (рис. ниже).

Расширение логического кольца

При этом расстояние между концентраторами до 45м (152м), а каждая РС соединяется с MSAU: при UTP - сегментом до 45м; при STR - сегментом до 100м. Расстояние между MSAU можно увеличить до 365, установив репитер.

Известны две модели сетевых плат на 4 и 16 Мбит/с. Платы на 16Мбит/с могут обеспечить передачу более длинных кадров, что сокращает количество передач для одного и того же объема данных.

Мониторинг системы

Компьютер, который первым начал работу, наделяется системой Token Ring особыми функциями. Этот компьютер:

• должен наблюдать за работой всей системы;
• осуществляет текущий ее контроль;
• проверяет корректность отправки и получения кадров;
• отслеживает кадры, проходящие по кольцу более одного раза;
• гарантирует, что в кольце одновременно находится лишь один маркер.

После появления в сети нового компьютера система инициирует его, чтобы он стал частью кольца. Это включает в себя: проверку уникальности адреса; уведомление всех узлов сети о появлении нового узла. В "теоретической" кольцевой топологии вышедший из строя компьютер останавливает движение маркера, что в свою очередь останавливает работу всей сети. В реальных сетевых архитектурах Token Ring используются интеллектуальные концентраторы, которые в состоянии обнаружить отказавшую сетевую плату (РС) и во время отключить ее. Эта процедура позволяет "обойти" отказавший компьютер, поэтому маркер продолжает свое движение. Таким образом, отказавший компьютер не влияет на работу сети.

Ethernet

Это самая популярная в настоящее время сетевая архитектура. Она использует:

• физические топологии "шина", "звезда" или "звезда -шина";
• логическую топологию "шина";
• узкополосную передачу данных со скоростями 10 и 100 Мбит/с;
• метод доступа - CSMA/CD.

Среда передачи является пассивной, т. е. получает питание от РС. Сеть прекратит работу из-за физического повреждения или неправильного подключения терминатора. Передает информацию кадрами, формат которых представлен на рис. ниже.

 

Четырехпарные кабели для локальных сетей

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на:

• проводные (воздушные);
• кабельные (медные и волоконно-оптические);
• радиоканалы наземной и спутниковой связи.

Линии связи:
1, 2. Подземные кабельные (симметричная - 1, коаксиальная - 2);
3. Подводная кабельная (волоконно-оптическая);
4. - Радиорелейная; 5. Спутниковые;
6. - Космическая (различный цвет радиолучей означает различные частоты).

Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего, сегодня они вытесняются кабельными линиями связи.

Кабельные линии имеют достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, также волоконно-оптические кабели.

Скрученная пара проводов называется витой парой. Скручивание проводов снижает влияние внешних и взаимных помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю.