9.6.2. Локальная вычислительная сеть (лвс)

Локальная вычислительная сеть – это совокупность компьютеров и других средств вычислительной техники (активного сетевого оборудования, принтеров, сканеров), объединенных с помощью кабелей и сетевых адаптеров и работающих под управлением сетевой операционной системы. Вычислительные сети создаются для того, чтобы группа пользователей могла совместно задействовать одни и те же ресурсы: файлы, принтеры, модемы, процессоры и т.п.

Каждый компьютер в сети оснащается сетевым адаптером, адаптеры соединяются с помощью сетевых кабелей и тем самым связывают компьютеры в единую сеть.

Компьютер, подключенный к вычислительной сети, называется рабочей станцией или сервером, в зависимости от выполняемых им функций.

Основными свойствами ЛВС является:

1. высокая скорость передачи, большая пропускная способность;

2. низкий уровень ошибок передачи;

3. эффективный, быстродействующий механизм управления обменом;

4. совместное использование программ;

5. коллективная обработка данных и обмен данными между пользователями;

6. ограниченное, точно определенное число компьютеров, подключенных к сети;

7. дают возможность организовать систему параллельных вычислений на всех компьютерах сети, что позволяет многократно ускорить решение сложных математических задач;

8. с их помощью можно управлять работой сложной технологической системой.

9.6.3. Архитектура сети

Архитектура сети определяет технологию передачи данных в сети. Наиболее распространены следующие архитектуры:

• Ethernet – пакетная технология, преимущественно локальных сетей;

• Token Ring – маркерное кольцо;

• ArcNet – маркер шины (принцип работы сети аналогичен Token Ring);

• FDDI – волоконно-оптический распределенный механизм передачи данных технология ориентирована на волоконную оптику. Поддерживает сеть с передачей маркера.

Рассмотрим две наиболее распространенные архитектуры Ethernet и Token Ring.

Ethernet

Появилась данная технология во второй половине 70-х годов 20 века. Ее разработали совместно фирмы DEC, Intel и Xerox. В настоящее время эта технология наиболее доступна и популярна.

• Топология – шина, звезда.

• Среда передачи данных – коаксиал, витая пара, оптическое волокно.

• Скорость передачи данных – до 10 Мбит/с.

• Длина кабельного сегмента сети – не более 100 м до концентратора.

Принцип работы сети Ethernet:

1. Никому не разрешается посылать сообщение в то время, когда этим занят уже кто-то другой.

2. Если два или несколько отправителей начинают посылать сообщения примерно в один и тот же момент. Рано или поздно их сообщения «столкнуться» друг с другом в проводе, что называется коллизией. Коллизии нетрудно распознать, поскольку они всегда вызывают сигнал помехи, который не похож на допустимое сообщение. Ethernet может распознать помехи и заставляет отправителя приостановить передачу, подождать некоторое время, прежде, чем повторно отправить сообщение. Передаваемые данные помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения.

Из описания метода передачи данных видно, что он носит вероятностный характер, и вероятность успешного получения в свое распоряжение общей среды зависит от загруженности сети, т.е. интенсивности возникновения в станциях потребности передачи кадров.

Достоинства Ethernet:

• Дешевизна.

• Большой опыт использования.

• Продолжающиеся нововведения (Fast Ethernet, передает данные со скоростью 100 Мбит/с, Gigabit Ethernet, передает данные со скоростью 1000 Мбит/с).

• Богатство выбора. Многие изготовители предлагают аппаратуру построения сетей, базирующуюся на Ethernet.

Недостатки Ethernet:

• Возможность столкновения сообщений (коллизии, помехи).

• В случае большой загрузки сети время передачи сообщений непредсказуемо.

Token Ring (компания IBM)

Более молодой, по сравнению с Ethernet, является технология Token Ring. Она разработана фирмой IBM. Технология ориентирована на кольцо, по которому постоянно движется маркер. Маркер представляет собой особого рода пакет, предназначенный для синхронизации передачи данных.

• Топология – кольцо.

• Среда передачи данных – коаксиал, витая пара, оптическое волокно.

• Скорость передачи данных – до 100 Мбит/с.

• Длина кабельного сегмента сети – не более 185 м до коммутатора.

Принципы работы сети Token Ring:

Каждый абонент сети в Token Ring работает согласно принципу «Ждать маркера, если необходимо послать сообщение, присоединить его к маркеру, когда он будет проходить мимо. Если проходит маркер снять с него сообщение и послать маркер дальше».

Данная технология, как видно из принципа работы, обеспечивает детерминированный доступ к разделяемой среде. Каждое устройство использует два порта: один для посылки сообщений, другой – для их получения.

По кольцу постоянно циркулирует один и только один блок информации. Иногда этот блок сжимается до минимального пакета, называемого маркером (token), иногда он разрастается до одного или нескольких сообщений. У каждого устройства в кольце есть свой адрес. Каждое сообщение начинается с заголовка (Header), кто его послал и кому оно адресовано.

Получив блок информации от своего соседа, ПК просматривает заголовки сообщений, и изымает из блока содержимое предназначенных ему сообщений, но не их заголовки. Заголовки помечаются специальным образом, показывающим, что сообщения, для которых они были конвертами (envelopes) приняты. Если у ПК есть какие-то сообщения для посылки, то перед тем как послать блок другому соседу по кольцу, они добавляются в конец блока. И, наконец, если, просматривая блок, ПК встречает заголовки посланных им сообщений, подтверждающих их доставку, такие заголовки изымаются. Такая стратегия гарантирует доставку сообщений их получателям и дает возможность каждому ПК послать свои сообщения – нужно лишь дождаться прихода маркера, а маркер, сколь скоро он циркулирует по кругу, обязательно придет.

Достоинства Token Ring:

• Гарантированная доставка сообщений.

• Высокая скорость

Недостатки Token Ring:

• Необходимы дорогостоящие устройства доступа к сети.

• Высокая сложность технологии реализации сети.

• Высокая стоимость (160-200% от Ethernet).

• Необходимы два кабеля (для повышения надежности): один входящий, другой исходящий от компьютера к концентратору (вторая модификация кольца, коммутатор).