Часть 2
Проводная сеть
Глава 6
Топология и стандарты проводной сети
• Топология «общая шина»
• Топология «звезда»
• Топология «кольцо»
• Комбинированные топологии
• Стандарты проводной сети Ethernet
• Преимущества и недостатки проводной сети
Перед началом создания проводной (кабельной) сети следует выяснить, как и где будут располагаться подключаемые компьютеры. Также нужно определить места для необходимого сетевого оборудования и то, как будут проходить связывающие кабели. Это и есть топология сети.
От выбора топологии зависит очень многое, в частности необходимое сетевое оборудование, а также будущая судьба сети, то есть перспектива ее расширения.
Каждая из существующих технологий имеет свои правила, устанавливающие тип кабеля, который будет соединять компьютеры, максимальную длину сегмента,[5] способ прокладки кабеля и т. д.
Сегодня существуют три различные топологии проводной сети – «общая шина», «звезда» и «кольцо». Часто можно встретить компьютерные сети, объединяющие в себе свойства всех топологий.
6.1. Топология «общая шина»
Такая сеть представляет собой набор компьютеров, подключенных вдоль одного кабеля (рис. 6.1). Сеть в данном случае строится на основе коаксиального кабеля.
Рис. 6.1. Сеть, построенная по топологии «общая шина»
Данная топология была первой, которая активно использовалась и используется до сих пор. Для работы сети нужен всего один центральный кабель и отрезки, соединяющие с ним все компьютеры.
Особенность сети, построенной по топологии «общая шина», заключается в передаче сигнала сразу всем компьютерам. Чтобы определить, какой из них должен его принять, используется специальный МАС-адрес, который соответствует данному компьютеру, вернее, его сетевой карте. Адрес зашифровывается в каждый из сигналов, или пакетов, передаваемых по сети. Кроме того, информацию в каждый конкретный момент времени может передавать только одна машина. Это является слабым местом данной топологии, так как с возрастанием количества подключенных машин, которые хотят одновременно пересылать сообщения, скорость передачи заметно падает.
Что касается надежности сети, построенной по топологии «общая шина», то она работает, пока соблюдаются все правила ее построения и отсутствует разрыв кабеля. Как только появляется разрыв – вся сеть перестает работать, пока неисправность не устранят или пока на компьютер, предшествующий разрыву, не будет установлен терминатор. В этом случае удается спасти работоспособность хотя бы части сети.
Несмотря на недостатки, эта топология идеально подходит для создания сети из нескольких компьютеров, особенно если они находятся в одном помещении, а средств практически нет. С другой стороны, встретить сетевые карты или коннекторы для подобного рода сети становится все труднее, что в скором времени приведет к ее «уходу на пенсию».
6.2. Топология «звезда»
При этой топологии все компьютеры (каждый своим кабелем) подключаются к некоторому сетевому устройству, например концентратору. Подобное подключение напоминает звезду (рис. 6.2), этим и объясняется название. Подобная топология находит свое применение в сетях на основе витой пары.
Рис. 6.2. Сеть, построенная по топологии «звезда»
Данный тип топологии – самый распространенный благодаря надежности и хорошей расширяемости сети.
Недостатком можно назвать только ее сравнительно высокую стоимость. Так, к каждому рабочему месту нужно подвести отдельный кабель. Кроме того, кабели подключают, например, к дорогостоящему многопортовому коммутатору.
С одной стороны, выход из строя коммутатора останавливает работу всей сети. С другой – поломка одного из компьютеров никак не влияет на работоспособность остальных участников сети.
Для расширения сети, построенной по топологии «звезда», достаточно подключить дополнительный концентратор, коммутатор или маршрутизатор (более дорогой вариант), обладающий необходимым количеством портов.
Сигнал, поступающий от передающего компьютера, идет на вход коммутатора, усиливается и передается сразу всем подключенным к нему машинам и остальным сетевым устройствам, поэтому не может потеряться по дороге.
6.3. Топология «кольцо»
Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут, то такая топология называется «кольцо» (рис. 6.3).
Рис. 6.3. Сеть, построенная по топологии «кольцо»
При таком подключении каждый компьютер вынужден передавать возникший сигнал по кругу, предварительно его усиливая. Это выглядит следующим образом. Когда одной рабочей станции нужно передать данные для другой, она формирует специальный маркер, содержащий адрес передающего и принимающего компьютера, и непосредственно данные. После этого сформированный маркер передается в сеть. Попадая в кольцо, сигнал переходит от одного компьютера к другому, пока не найдет адресата. Если адрес в маркере совпадает с адресом компьютера, то получившая эти данные машина посылает уведомление о получении. Таким образом, каждый компьютер принимает полученный маркер, проверяет адрес, в случае несовпадения усиливает его и передает дальше по кольцу.
После того как данные достигают адресата, новый маркер поступает в кольцо и переходит к следующему компьютеру, которому нужно передать сообщение.
Данная топология встречается все реже, так как основной ее недостаток – ненадежность сети. Ведь стоит одному компьютеру выйти из строя, и сеть полностью перестает функционировать, поскольку появится разрыв.
6.4. Комбинированные топологии
Под комбинированной топологией подразумевается любой из вариантов, когда происходит пересечение (объединение) двух или более разных топологий.
Предположим, существуют две сети, построенные по разным топологиям и находящиеся в соседних зданиях или офисах. Когда необходимо соединить их в одну функциональную сеть, предстоит решить, следует ли приводить их к общему виду или оставить так, как есть. Чаще (особенно если хочется сэкономить средства) их просто соединяют, не изменяя топологии каждой. В этом случае получаются комбинированные топологии, например «звезда» и «общая шина» (рис. 6.4) или «звезда» и «кольцо».
Рис. 6.4. Сеть, соединяющая в себе топологии «звезда» и «общая шина»
6.5. Стандарты проводной сети Ethernet
Одним из важнейших параметров сети, от которого непосредственно зависит ее производительность, является стандарт. За все время существования локальных сетей их накопилось достаточно много, поэтому вы сможете выбрать для себя подходящий.
Что такое стандарт и зачем он нужен?
Представьте себе, из какого количества разнообразных компонентов состоит локальная сеть. Во-первых, компьютер и сетевая операционная система; во-вторых, сетевая карта; в-третьих, концентраторы, маршрутизаторы и т. п.; в-четвертых, программное обеспечение, работающее с сетевой картой, и т. д. Требования ко всем этим компонентам разнообразны, кроме того, их выпускают разные производители, поэтому без согласованности трудно достичь приемлемого результата. Для этого и существует стандарт.
Разработкой стандартов занимаются крупные организации и комитеты, перечисленные ниже.
• Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization, IOS[6]) – учреждение, состоящее из ведущих организаций разных стран, которые занимаются разработками стандартов.
• Международный союз электросвязи (International Telecommunications Union, ITU) – постоянно действующая организация, выпустившая много разнообразных стандартов, в основном телекоммуникационных.
• Институт инженеров электротехники и радиоэлектроники (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE) – крупнейшая организация, которая занимается определением сетевых стандартов.
• Ассоциация производителей компьютеров и оргтехники (Computer and Business Equipment Manufacturers Association, CBEMA) – организация производителей аппаратного обеспечения США, которая занимается разработкой стандартов по обработке информации.
• Американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI) – организация, занимающаяся разработкой стандартов (начиная с сетевых и заканчивая стандартами языков программирования), в том числе и в составе ISO.
Ниже описаны некоторые сетевые стандарты, разработанные IEEE для проводных (кабельных) сетей.
Данная реализация сети относится к топологии «общая шина» и работает на скорости 10 Мбит/с. Для создания сети используется тонкий (0,25 см) коаксиальный кабель, поэтому часто можно услышать название «тонкая Ethernet» или «тонкий коаксиал».
Сети, построенные в соответствии со стандартом Ethernet 10Base-2, характеризуются простотой и низкой стоимостью. Это позволяет использовать их в качестве стартовой площадки для домашней или офисной сети.
Коаксиальный кабель прокладывают по ходу расположения компьютеров. Чтобы заглушить конечный сигнал (избавиться от ухода его в никуда), применяют терминаторы, которые устанавливают на обоих концах центрального кабеля.
Для подключения кабеля к сетевой карте в него врезают Т-коннектор, который одним концом соединяется с BNC-коннектором на ее выходе, а два других служат для соединения центрального кабеля.
Максимальная длина одного сегмента кабеля не должна превышать 185 м.[7] Увеличить длину сегмента примерно до 925 м позволяют концентраторы (репитеры), усиливающие передаваемый сигнал. При этом существуют следующие ограничения:
• не более 5 сегментов;
• не более 4 репитеров между любыми двумя точками;
• не более 3 используемых сегментов.
Среди пользователей это правило получило название «5-4-3». Кроме того, нельзя забывать следующие ограничения:
• не более 30 сетевых подключений на сегменте без репитера;
• не менее 50 см между двумя сетевыми точками.
Также учтите, что чем больше будет подключено сетевых устройств, тем медленнее будет работать сеть.
В табл. 6.1 рассмотрены основные достоинства и недостатки Ethernet 10Base-2.
Данная реализация сети относится к топологии «общая шина» и работает на скорости 10 Мбит/с. Для создания сети используют толстый (0,5 см) коаксиальный кабель, поэтому этот стандарт иногда называют «толстый Ethernet» или «толстый коаксиал».
Как и в случае с Ethernet 10Base-2, данный стандарт является достаточно дешевой альтернативой хорошей сети. Его основные преимущества перед Ethernet 10Base-2 – увеличенная длина сегмента, большее количество рабочих станций, а также большая устойчивость к помехам. Общая протяженность сети может составлять 2,5 км при условии использования пяти репитеров.
Основные ограничения:
• не более 5 сегментов;
• не более 4 репитеров между любыми двумя точками;
• не более 3 используемых сегментов;
• не более 100 сетевых подключений на сегменте без репитера;
• не менее 2,5 м между двумя сетевыми точками.
Для того чтобы компьютер можно было подключить к сети, необходимо, кроме сетевой карты, иметь еще и специальное устройство, называемое трансивером. Его подключают непосредственно к сетевой карте, которая должна обладать разъемом AUI. При этом длина кабеля между ресивером и сетевой картой может достигать 50 м, что облегчает возможную перестановку компьютера в другое место.
В табл. 6.2 рассмотрены основные достоинства и недостатки Ethernet 10Base-5.
Ethernet 10Base-T относится к топологии «звезда» и работает на скорости 10 Мбит/с. Для создания сети используют неэкранированную телефонную витую пару.
Имея преимущество сети топологии «звезда», данный тип все же встречается редко из-за использования телефонного кабеля, чувствительного к наводкам.
Максимальная длина сегмента сети, которая построена на стандарте Ethernet 10Base-T, – 100 м (сказывается отсутствие экрана провода), хотя, как и в случае с Ethernet 10Base-2, существуют репитеры, удлиняющие сегменты.
Конец ознакомительного фрагмента.