Локальные информационные сети и их топологии.

Локальными сетями называют частные сети, размещающиеся, как правило, в одном здании или на территории какой-либо организации площадью до нескольких квадратных километров. Локальные сети отличаются друг от друга тремя характеристиками: размерами, технологией передачи данных и топологией.

В локальных сетях часто применяется технология передачи данных, состоящая из единственного кабеля, к которому присоединены все машины.

Термин топология сети характеризует физическое расположение компьютеров, узлов коммутации и каналов связи в сети.

Все сети строятся на основе трех базовых топологий:

- звезда;

- кольцо;

- шина.

Топология «звезда» характерна тем, что в ней все узлы соединены с одним центральным узлом.

Подобная структура экономична и удобна в отношении организации управления взаимодействия компьютеров. Звездообразную сеть легко расширить, поскольку для добавления нового компьютера нужен только один новый канал связи. Существенным недостатком звездообразной топологии является низкая надежность: при отказе центрального узла выходит из строя вся сеть.

В широковещательных локальных сетях могут применяться топологии шина и кольцо.

В сети с общей шиной (линейный кабель) в каждый момент времени одна из машин является хозяином шины (master) и имеет право на передачу.

Все остальные машины в этот момент должны воздержаться от передачи. Если две машины захотят что-нибудь передать одновременно, то возникает конфликт (коллизия), для разрешения которого требуется специальный механизм. Этот механизм может быть централизованным или распределенным.

Шина – это пассивная топология. Это означает, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому если один компьютер выйдет из строя, это не скажется на работе остальных, что является достоинством шинной топологии.

Другим достоинством «шины» является ее высокая расширяемость и экономичность в организации каналов связи.

К недостаткам шинной организации сети относится уменьшение пропускной способности сети при значительных трафиках (т.е. увеличении объема передаваемых данных).

Вторым типом широковещательной сети является кольцевая топология. В кольце каждый бит передается по цепочке, не ожидая остальной части пакета. Обычно каждый бит успевает обойти все кольцо, прежде чем будет передан весь пакет. Как и во всех широковещательных сетях, требуется некая система арбитража для управления доступом к линии.

Стандарт IEEE 802.5 (маркерное кольцо) описывает популярную кольцевую локальную сеть, работающую на скоростях 4 и 16 Мбит/сек. В маркерных кольцевых сетях по кольцу передается специальный управляющий маркер (метка), разрешающий передачу сообщений из компьютера, который им «владеет». Если компьютера получил маркер и у него есть сообщение для передачи, то он «захватывает» маркер и передает сообщение в кольцо. Данные проходят через все повторители, пока не окажутся на том повторителе, к которому подключен компьютер с адресом, указанным в данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть. При отсутствии у компьютера сообщения для передачи он пропускает движущийся по кольцу маркер.

В тактированном кольце по сети непрерывно вращается замкнутая последовательность тактов – специально закодированных интервалов фиксированной длины. В каждом такте имеется бит-указатель занятости. Свободные такты могут заполняться передаваемыми сообщениями по мере необходимости либо за каждым узлом могут закрепляться определенные такты.

Достоинством кольцевых сетей считается равенство компьютеров по доступу к сети и высокая расширяемость. К недостаткам можно отнести выход из строя всей сети при выходе из строя одного из повторителей и остановку работы сети при изменении ее конфигурации.

В настоящее время часто используются топологии, комбинирующие базовые: звезда-шина, звезда-кольцо.

Топология звезда-шина чаще всего выглядит как объединение с помощью магистральной шины нескольких звездообразных сетей.

При топологии «звезда-кольцо» несколько звездообразных сетей соединяются своими центральными узлами коммутации в кольцо.