ЭВМ II семестр

Шинная топология характеризуется использованием разомкнутого сегмента кабеля, к которому подключаются абонентские станции. Передаваемая станцией информация распространяется в обе стороны. Применение шин снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность широковещательного обращения. Используют два метода уплотнения передачи сигналов по шине: временное и частотное разделение. При временном разделении каждая станция использует определенный временной интервал для передачи данных, что регламентируется используемым методом доступа к среде. При частотном разделении несколько станций могут одновременно передавать информацию по различным частотным подканалам.

При кольцевой топологии сигналы передаются по кольцу, в большинстве случаев в одном направлении. Каждая станция непосредственно подсоединяется к двум соседним, но «прослушивает» передачу любой станции. Все станции могут иметь равные права доступа к среде, но иногда одна станция выделяется в качестве главной. Она выполняет функцию монитора в сети: инициация и тестирование кольца. Такую организацию (с монитором) называют «петлей».

При топологии «звезда» центральная станция выполняет функции коммутатора в сети, соединяющего различных пользователей. Узел в центре звезды может выполнять функции, отличные от обычной обработки данных и коммутации каналов. Он может согласовывать скорости передачи и приема у станций, участвующих в обмене. Передатчик и приемник в сети могут работать, используя различные связные протоколы. В такой сети большая часть средств, требующихся для управления сетью, может находиться в одном месте и разделяться между всеми устройствами системы. Для доступа к каналам не требуется специальной логики, так как каждый канал связан с одним устройством. Для разных каналов одной сети, связывающих абонентские станции с центральным узлом, можно использовать различную передающую среду.

Топология «дерево» представляет собой несколько шин, подключенных к магистральной шине через повторители. Иерархическая организация такой сети позволяет упростить программное обеспечение для управления.

По типам используемых вычислительных машин в узлах, сети делят на однородные и неоднородные (гетерогенные). В однородных сетях во всех узлах используются однотипные вычислительные машины с одинаковыми операционными системами и однотипными средствами для работы в составе сети. Многие процедуры распределенной обработки данных в однородных сетях проще, чем в неоднородных.

Локальные сети могут объединять от единиц до нескольких десятков вычислительных машин. Существуют два подхода к организации управления процессами в сети: с централизованным и децентрализованным управлением. В сетях с централизованным управлением среди узлов один выделен для управления и называется сервером. В сетях с децентрализованным управлением функции сервера распределены между узлами.

Одной из распространенных реализаций локальной вычислительной сети является сеть Ethernet, которая была разработана в США в 70-х гг. XX в. Сеть

91

использует топологии: «шина», «дерево», «звезда». В качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, витая пара либо волоконно-оптическая линия связи. В простейшем случае сеть состоит из одного сегмента с топологией «шина». Длина кабеля не должна превышать 500 м. К кабелю можно подключать до 100 приемопередатчиков от узлов сети. Максимальное число сегментов – 15. Максимальная скорость передачи – 10 Мбит/с.

Сеть Ethernet имеет 3-уровневую организацию (рис. 48).

Рис. 48. Схема организации локальной сети Ethernet

Верхний (прикладной) уровень объединяет функции обработки данных и ввода-вывода сообщений. Канальный и физический уровни обеспечивают доступ к моноканалу и передачу по нему сообщений. Функции канального и физического уровней реализуются аппаратно контроллером Ethernet и приемопередатчиком. Контроллер выполняет функции интерфейса с шиной вычислительной машины (обычно с шиной PCI), формирования кадров (разделения сообщения на блоки ограниченной длины), управления связью, кодирования и декодирования. Приемопередатчик устанавливается непосредственно на кабеле и служит для формирования сигналов, приема сигналов и выявления столкновений.

Формат кадра в сети Ethernet представлен на рис. 49.

92

Рис. 49. Формат кадра в сети Ethernet

Адреса приемников, кодируемые в начальной части кадра могут быть физическими, групповыми или широковещательными. Физический адрес однозначно соответствует одному узлу сети. Широковещательный адрес относится ко всем узлам. Групповой адрес определяет группу узлов. Тип адреса кодируется в 1-м бите адреса приемника: «0» – физический, «1» – групповой или широковещательный. При широковещательном адресе во всех битах 48 разрядного поля адреса приемников записаны единицы. В поле адреса источника записывается его физический адрес. Поле типа кадра идентифицирует команды и ответы. Для повышения достоверности передачи используются циклические коды. В поле «контрольная сумма» записывается остаток от деления передаваемого кода на определенный полином.

Согласованный набор протоколов и реализующих их аппаратных и программных средств, достаточных для построения сети, называют сетевой технологией. Самой распространенной сетевой технологией является технология IEEE802.3/Ethernet. Технология создана в 70-х гг. XX в. В первоначальном варианте в качестве линии связи использовался коаксиальный кабель. Позже были разработаны модификации этой технологии, рассчитанные на другие среды:

∙10 Base-2 – использует тонкий коаксиальный кабель (четверть дюйма) и обеспечивает сегменты длиной до 185 м с числом подключаемых узлов до

30;

∙10 Base-5 – использует толстый (полдюйма) коаксиальный кабель, обеспечивает сегменты длиной до 500 м, с числом подключаемых к сегменту узлов до 100;

∙10 Base-T – использует витую пару, обеспечивает сегменты длиной до 100м, с числом подключаемых к сегменту узлов до 1024;

∙10 Base-F – использует волоконно-оптический кабель, обеспечивает сегменты длиной до 2000 м, с числом подключаемых к сегменту узлов до

1024.

Скорость передачи при этих технологиях равна 10 Мбит/с.

В развитие технологии Ethernet созданы варианты технологий Fast Ethernet со скоростью передачи 100 Мбит/с (100Base-TX, 100 Base-T4, 100-Base-FX) и Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с (1000 Base-LX и 1000 Base-SX с

использованием волоконно-оптического кабеля, а также 1000 Base-CX и 1000 Base-T с использованием витой пары).

Интернет – это глобальная сеть, которая объединяет множество различных сетей в единое информационное пространство. Интернет может обеспечить информационный обмен между любыми компьютерами, которые входят в состав сетей, подключенных к ней. Основные узлы сети Интернет – это локальные вычислительные сети.

93