1.2. Аппаратные компоненты локальных компьютерных сетей

Любая компьютерная сеть представляет собой довольно слож­ный комплекс программных и аппаратных средств, осуществляю­щих связь компьютеров и других устройств между собой.

В основе аппаратной части локальной сети лежат стандарти­зованные компьютерные платформы различных классов — от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Ис­пользование тех или иных компьютерных платформ, а также про­чих аппаратных средств обосновывается набором задач, на реше­ние которых ориентирована создаваемая сеть.

Кроме того, к аппаратной составляющей компьютерной сети относятся кабельные системы линий связи и коммуникационное оборудование, позволяющее объединять отдельные сегменты сети и организовывать информационные потоки.

1.2.1. Структурированная кабельная система

Кабельная система является базой для любой сети. Если ка­бель низкого качества, неграмотно проложен и подключен, то никакое оборудование не заставит работать сеть надежно и устой­чиво. Очень часто будут возникать проблемы при расширении

кабельной системы, подключении новых сегментов кабеля или других кабельных подсистем.

Существует ряд стандартов и методик по построению кабель­ной системы, позволяющий обеспечить надлежащую работу сети и более легкое ее обслуживание, ремонт и масштабирование. По­строенная таким образом кабельная система называется структу­рированной.

Структурированная кабельная система (СКС) — это набор коммутационных элементов (кабелей, разъемов, соединителей, специальных шкафов, кронштейнов, кабель-каналов и т. д.), со­вместное использование которых закреплено определенной мето­дикой.

Структурированная кабельная система строится из стандарт­ных элементов, модулей, позволяющих достаточно просто ме­нять конфигурацию связей и подключений кабеля. За счет этого систему легко наращивать и масштабировать при увеличении зоны охвата сети или переходе на новое более совершенное оборудование.

Кроме того, за счет модульности структурированная кабель­ная система позволяет снизить затраты на ее обслуживание и ремонт.

Очень часто, говоря о СКС, имеют в виду не только линии связи, обеспечивающие работу сети. Структурированная кабель­ная система подразумевает единую среду, единую структуру для передачи практически любых видов данных — от компьютерных до телевизионных и видеосигналов, от телефонных разговоров до сигналов с датчиков систем безопасности здания.

Но за все преимущества СКС приходится расплачиваться. Со­отношение стоимости построения структурированной кабельной системы по сравнению с более простым бюджетным вариантом решения составляет примерно 4:1.

1.2.2. Сетевые адаптеры

Сетевой адаптер (Network interface Card — NIC) — это пери­ферийное устройство компьютера. Именно сетевой адаптер непо­средственно взаимодействует со средой передачи данных, кото­рая прямо или через коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами.

В зависимости от технологии построения сети, с которой работает адаптер, они делятся на Ethernet-адаптеры, Token Ring-адаптеры, FDDI-адаптеры и т. д.

Как правило, сетевые адаптеры выполняются в виде отдель­ной платы, вставляемой в слоты расширения системной ши­ны компьютера. Плата сетевого адаптера обычно имеет также один или несколько внешних разъемов для подключения к ней кабеля сети.

К основным функциям сетевых адаптеров относятся:

• гальваническая развязка компьютера и кабеля локальной сети;

• кодирование и декодирование данных;

• опознавание принимаемых кадров (передача на компьютер только тех пакетов, которые адресованы данной рабочей станции);

• буферизация передаваемой и принимаемой информации в буферной памяти адаптера;

• организация доступа к сети в соответствии с принятым ме­тодом доступа к среде передачи данных.

Для обеспечения взаимодействия компьютера с подключен­ным к нему сетевым адаптером необходим драйвер, который обеспечивает управление сетевым адаптером, а также позволяет производить его настройку и конфигурирование.

Главной задачей сетевых адаптеров является прием и передача данных. На практике эта функция разделена между самим адапте­ром и его драйвером. В некоторых моделях адаптеров большая часть работы с данными передастся драйверу адаптера, в этом случае увеличивается загрузка центрального процессора компью­тера, на котором этот драйвер работает, но адаптер становится проще и дешевле. Обычно такие адаптеры устанавливаются на клиентские машины. На серверы устанавливают более сложные и дорогие адаптеры, снабженные собственными микропроцессо­рами, которые самостоятельно выполняют основную работу по приему и передаче данных.

В ходе развития компьютерных и сетевых технологий было разработано несколько поколений сетевых адаптеров.

Адаптеры первою поколения были выполнены на дискретных логических микросхемах. Они имели буферную память только на один кадр, при лом все кадры передавались из компьютера в сеть или из сети в компьютер последовательно, что приводило к низ­кой производительности адаптера. Конфигурирование адаптера происходило вручную, с помощью перемычек. Для каждого типа адаптеров использовался свой драйвер, причем интерфейс между драйвером и операционной системой не был стандартизирован.

Сетевые адаптеры второго поколения строились на основе микросхем с высокой степенью интеграции, что повышало на­дежность адаптеров. Кроме того, драйверы этих адаптеров были основаны на стандартных спецификациях.

Сетевые адаптеры второго поколения обладали более высокой производительностью, которую обеспечивал используемый ими метод многокадровой буферизации. Суть метода заключалась в одновременной выгрузке кадра данных из буфера памяти адапте­ра и загрузке туда следующего кадра.

Адаптеры третьего поколения базируются на специализиро­ванных интегральных схемах, что повышает производительность и надежность адаптера при одновременном снижении ею стои­мости.

В сетевых адаптерах третьего поколения осуществляется конвейерная схема обработки кадров, при которой процессы приема кадра из оперативной памяти компьютера и передачи его в сеть совмещаются во времени. Таким образом, после приема несколь­ких первых байт кадра начинается их передача. Такой алгоритм передачи данных от компьютера в сеть и обратно является весьма сложным и требует специальной настройки в зависимости от ха­рактеристик работы компьютера и сети. При этом сетевые адапте­ры третьего поколения способны сами в автоматическом режиме без участия оператора произвести такую настройку и выбран, оп­тимальный режим работы.

Выпускаемые сегодня сетевые адаптеры можно отнести к чет­вертому поколению. В эти адаптеры обязательно входит специа­лизированная интегральная схема, выполняющая помимо основ­ных большое количество дополнительных функций по обработке и пересылке данных.