Сетевые устройства и средства коммуникаций

      Репитер в виде платы имеет только коаксиальные разъемы и поэтому может соединять  только сегменты на тонком коаксиальном кабеле. Однако он стоит дешевле, и  не требует отдельной розетки для подключения электропитания.

      Один  из недостатков встраиваемого в  рабочую станцию репитера заключается  в том, чтобы для обеспечения  круглосуточной работы сети станция  с репитером также должна работать круглосуточно. При выключении питания связь между сегментами сети будет нарушена.

      Функции репитера заключаются в физическом разделении сегментов сети и обеспечении  восстановления пакетов, передаваемых из одного сегмента сети в другой.

      Репитер повышает надежность сети, так как  отказ одного сегмента (например, обрыв кабеля) не сказывается на работе других сегментов. Однако через поврежденный сегмент данные проходить не могут.

        
 
 

      Серверы. 

      Для обеспечения функционирования локальной  сети часто выделяется специальный  компьютер – сервер, или несколько таких компьютеров. На дисках серверов располагаются совместно используемые программы, базы данных и т.д. Остальные компьютеры локальной сети часто называются рабочими станциями. На тех рабочих станциях, где требуется обрабатывать только данные на сервере, часто для экономии, не устанавливают жестких дисков. В сетях, состоящих более чем из 20-25 компьютеров, наличие сервера обязательно – иначе, как правило, производительность сети будет неудовлетворительной. Сервер необходим и при совместной интенсивной работе с какой –либо базой данных.

      Иногда  серверам назначается определенная специализация (хранение данных, программы, обеспечение модемной и факсимильной связи, вывод на печать и т.д.). Серверы, как правило, не используются в качестве рабочих мест пользователей. Серверы, обеспечивающие работу с ценными данными, часто размещаются в изолированном помещении, доступ в которое имеют только специально уполномоченные люди.  

      Модемы  и факс-модемы. 

      Для всех пользователей, желающих использовать глобальные электронные сети тира InterNet, работать с электронной почтой, получать извне офиса доступ к локальной сети своей, посылать и получать факсы с помощью компьютера и т.д., необходим модем или факс-модем. Модем – это устройство для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сети. Факс-модем – устройство, сочетающее возможности модема и средства для обмена факсимильными изображениями с другими факс-модемами и обычными телефаксными аппаратами. Большинство современных модемов являются факс-модемами. Некоторые модемы обладают голосовыми возможностями и могут, например, использоваться в качестве автоответчика.

      Модемы  бывают внутренними (в виде электронной  платы, подключаемой к шине ISA компьютера), внешними – в виде отдельного устройства, и в виде РС-карты для подключения к портативному компьютеру. Модемы отличаются друг от друга максимальной скоростью передачи данных (2400, 9600, 14400, 19200, 28800, 33600 Б/с) и поддерживаемыми протоколами связи. Большинство современных модемов работает со скоростью 14400-33600 Б/с и поддерживает средства исправления ошибок и сжатия данных (стандарты V.42 и V.42bis). Для устойчивой работы на отечественных телефонных линиях импортные модемы должны быть соответствующим образом адаптированы. 

      Существует  ряд принципов построения ЛВС на основе выше рассмотренных компонентов. Такие принципы еще называют топологиями. 
 
 
 
 
 

4. Топологии вычислительных  сетей. 

      Термин  «топология сети» относится к  пути, по которому данные перемещаются по сети. Существуют три основных вида топологий: «звезда», «кольцо» и «общая шина». 

      Топология типа «звезда». 

       Концепция топологии  сети в виде звезды пришла из области  больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все  данные с периферийных устройств  как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте сети RelCom. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

        
 

 

                                                                  

                                                    Файл-сервер

Рисунок 1

Структура топологии ЛВС  в виде «звезды». 

      Пропускная  способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется  для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

      Кабельное соединение довольно простое, мак как  каждая рабочая станция связана  с узлом. Затраты на прокладку  кабелей высокие, особенно когда  центральный узел географически  расположен не в центре топологии.

      При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные  кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный  кабель из центра сети.

      Топология в виде «звезды» является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

      Производительность  вычислительной сети в первую очередь  зависит от мощности центрального файлового  сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

      Центральный узел управления - файловый сервер реализует  оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к  информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра. 

      Кольцевая топология. 

      При кольцевой топологии сети рабочие  станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с  рабочей станцией 2, рабочая станция3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя  рабочая станция связана с  первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

      Прокладка кабелей от одной рабочей станции  до другой может быть довольно сложной  и дорогостоящей, особенно если географическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца.

      Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, мак как большинство сообщений можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть. 

                                   Файл-сервер

        Рисунок 2

Структура кольцевой топологии  ЛВС. 

      Основная  проблема при кольцевой топологии  заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

      Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, мак как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, мак как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями. 

      Шинная  топология. 

      При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме  коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут  непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

      Рабочие станции в любое время, без  прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней  или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

      В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet – кабель с тройниковым соединителем. Отключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

      

           Файловый сервер

 

                        Рисунок 3

Структура шинной топологии  ЛВС. 

      Новые технологии предлагают пассивные штепсельные  коробки, через которые можно  отключать и/или подключать рабочие  станции во время работы вычислительной сети.

      Благодаря тому, что рабочие станции можно  подключать без прерывания сетевых  процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

      В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке повышаются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point – точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.

      В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные  рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти  рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модели для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.

Таблица 2

Основные  характеристики трех наиболее типичных типологий  вычислительных сетей.