Технологии, применяемые для построения локальных сетей

Существует большое количество технологий: Ethernet, FDDI, Token Ring, ARCNet, ATM, UltraNet и другие. Мы начнем рассмотрение с самой широко распространенной технологии — Ethernet. Технология Ethernet была разработана в 1973 году исследовательским центром в Пало-Альто. Изначально сеть обеспечивала скорость передачи данных около 3 Мбит/с. В 1980 году на ее основе появилась спецификация IEEE 802.3, в которой скорость была уже немалой (для того времени) — 10 Мбит/с. В 1983 г. IEEE утвердило стандарт 10Base5, использующий в качестве среды передачи данных коаксиальный кабель, a в 1990 г. — стандарт 10Base-T, использующий витую пару.

Сетевые топологии

В зависимости от стандарта могут (должны) использоваться такие сетевые топологии, как «шина» (Bus) или «звезда» (Star). При использовании общей шины все устройства подключаются к одному кабелю, на концах которого расположены терминаторы. Поломка общего кабеля или терминатора приводит к выходу из строя всей сети, к тому же нельзя без специальных приборов сразу определить место повреждения кабеля, что может повлечь относительно длительную неработоспособность всей сети. Необходимо, переключая терминатор, методом последовательных приближений искать это место. К плюсам, пожалуй, можно отнести только небольшую длину необходимого для прокладки сети кабеля. Существует правило построения сетей, использующих топологию «общая шина» (так называемое правило «5-4-3»). Оно гласит, что для построения могут быть использованы не более чем 5 сегментов сети, которые могут быть объединены не более чем четырьмя репитерами и при этом рабочие станции могут быть подключены не более чем к трем сегментам (из пяти).

В сетевой топологии «звезда» используется сетевой концентратор (хаб), к которому отдельным кабелем подключается каждая рабочая станция. При выходе из строя одного из кабелей доступ к сети теряет только подключенный этим кабелем компьютер, а остальная часть сети продолжает работать. Правда, сам хаб тоже может выйти из строя, но опыт показывает, что при использовании качественного концентратора это произойдет не скоро. Для этой сетевой топологии можно сформулировать аналог правила «5-4-3»: каскадно могут быть объединены не более чем 4 концентратора и дерево соединенных концентраторов должно быть построено таким образом, чтобы в цепочке между двумя любыми станциями находилось не более четырех концентраторов.

Устройства и оборудование

Если вам необходимо расширить сеть больше, чем позволяет стандарт, вам необходимо использовать специальные устройства — репитеры (repeater, повторитель). Вся работа репитера заключается в обычном электрическом усилении сигнала. Есть и интеллектуальные варианты репитеров, которые могут выполнять функцию разделения, т. е. если репитер определяет большое число коллизий на одном из портов, он догадывается, что произошла авария и отключает этот сегмент от сети. Активные хабы тоже в каком-то смысле являются многопортовыми повторителями, так как они усиливают сигнал, а пассивные просто перенаправляют его на другие порты.

Ethernet — самая популярная технология

Ethernet представляет архитектуру сетей с разделяемой средой и широковещательной передачей, т. е. сетевой пакет посылается сразу на все узлы сегмента сети. Поэтому для приема адаптер должен принимать все сигналы, а уже потом отбрасывать ненужные, если они предназначались не ему. Перед началом передачи данных адаптер прослушивает сеть. Если в данный момент сеть кем-то используется, то адаптер задерживает передачу и продолжает прослушивание. В Ethernet может произойти ситуация, когда два сетевых адаптера, обнаружив «тишину» в сети, начинают одновременно передавать данные. В этом случае происходит коллизия, и адаптеры начинают передачу заново через небольшой случайный промежуток времени. На сегодняшний день Ethernet обеспечивает три скорости передачи данных — 10 Мбит/c, 100 Мбит/с (Fast Ethernet) и 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet). Существует еще 1Base5 Ethernet (1 Мбит/с), но он практически не применяется. Существенным недостатком сети Ethernet является способ передачи данных. Так как сетевой пакет посылается сразу на все станции в сети, то при увеличении количества станций начинает расти количество коллизий, и пропускная способность сети резко снижается. Чтобы устранить этот недостаток, используются коммутаторы (switch, свитч), которые запоминают сетевые адреса рабочих станций и фильтруют трафик, посылая принятые данные только той станции, для которой они предназначены и только в тот момент, когда ее сетевой порт открыт. Теперь мы подробно рассмотрим применяемые стандарты Ethernet. Названия стандартов Ethernet расшифровываются следующим образом. Первый элемент — скорость передачи данных в Мбит/с. Второй элемент: Base — немодулированная передача, Broad — использование широкополосного кабеля с частотным уплотнением каналов. В третьем элементе число означает максимальную длину кабеля (хотя здесь есть противоречие со стандартом 1Base5, там длина кабеля — 250 м), а буква — одно из следующих сокращений: Т — две витые пары, Т4 — 4 витые пары, F — оптоволокно. Например, 10Base-T означает, что данные передаются по двум витым парам при помощи немодулированной передачи со скоростью до 10 Мбит/с.