1.5 Топологія компю’терних мереж

Під топологією обчислювальної мережі розуміють конфігурацію фізичних з’єднань компонентів мережі. Тип топології суттєво впливає на продуктивність, надійність та вартість мережі. Існує 3 основні базові топології ЛОМ: шинна, кільце та зірка.

Шинна топологія : Вся інформація проходить через центральний вузол, який є комутатором. Переваги: порівняно невисокі затрати кабеля; порівняна легкість локалізації несправності в кабельній системі; відсутність обмежень на розмір мережі

Недоліки: тривалість передачі залежить від кількості станцій в кільці; при несправності кабельної системи в одному місці паралізується вся мережа; підключення нової станції вимагає тимчасового вимкнення мережі.

Кільцева топологія: Переваги: висока швидкість доступу до центрального вузла який, як правило, є сервером та інших вузлів за наявності достатньої пропускної здатності центрального вузла; відсутність колізій; високий ступінь захисту інформації.

Недоліки: високі затрати на прокладку кабеля; при виході з ладу центрального вузла мережа перестає функціонувати.

Зірко-подібна топологія: Переваги: порівняно невисокі затрати кабеля; відключення будь-якої станції не впливає на роботу в мережі;

Недоліки: пошкодження кабельної системи хоча б в одному місці паралізує всю мережу; підключення нової станції вимагає тимчасового вимкнення мережі.

Будь-яку з цих топологій рідко можна зустріти на практиці в чистому вигляді. Як

правило, сучасні мережі є складним поєднанням базових топологій та їх видозмін.

1.6 Мережеве обладнання

Мережевий адаптер – це плата, яка вставляється в слот комп’ютера і слугує інтерфейсом між комп’ютером та мережевим провідним середовищем. Зв’язок адаптера з програмним забезпеченням здійснюється через драйвер адаптера. Мережеві плати відповідають певному стандарту мережі і певному виду провідного середовища. Широко відомим стандартом драйверів для адаптерів Ethernet є NE1000 та NE2000.

Провідним середовищем, як правило, є кабель, хоча існують мережі, що використовують для поширення сигналу радіохвилі та інфрачервоні хвилі.

В кабельних мережах використовують 3 види кабелів: коаксіальний, скручену пару та оптоволоконний. Коаксіальний кабель являє собою двопровідну лінію зв’язку, в якій один провідник (центральний) знаходиться всередині іншого.В якості центрального провідника може використовуватися як одножильний, так і багатожильний мідний провід. Зовнішній провідник виконаний в вигляді циліндра, сплетеного з мідного провода. Центральний і зовнішній провідники розділені ізоляцією. Зовнішня оболонка провода робиться з полівінілхлорида або флуорополімера. Коаксіальній кабель є широкополосним засобом зв’язку, що дає змогу передавати інформацію в широкому частотному діапазоні. Він може використовуватися як для одноканальної, та і багатоканальної передачі. В даний час в локальних мережах переважно використовується одноканальна передача даних. В ЛОМ використовуються коаксіальні кабелі з різним хвильовим опором – від 50 Ом до 120 Ом; перевага надається 50-омному кабелю (наприклад, в мережах Ehernet). Найчастіше використовуються два вида коаксіального кабеля з хвильовим опором 50 Ом – RG-11 – так званий “товстий” або “жовтий” кабель і RG-58 – «тонкий» кабель. Кабель RG-11 характеризується вищою надійністю та захищеністю від перешкод, однак його вартість значно вища від вартості

RG-58, до того ж його важче прокладати.

В наш час на зміну коаксіальному кабелю приходить кабель на базі скручених пар провідників. Скручена пара являє собою два скручених одножильних або багатожильних мідних провідника. Підвищення рівня технології виготовлення кабеля на базі скручених пар дозволило суттєво покращити електричні параметри цього вида кабеля, наблизивши їх до до відповідних параметрів коаксіального кабеля, а іноді і перевищуючи їх. СП діляться на екрановані та неекрановані. Екрановані СП включають зроблену з фольги екрануючу ізоляцію для захисту від електромагнітних перешкод. СП повинна мати певне число скруток на 1 м.

Існує декілька типів кабелів зі скрученою парою проводів. Кабелі можуть складатися з чотирьох пар провідників або являти собою жгути з 25 і більше скручених пар, розміщених в загальній пластмасовій оболонці. Неекрановані провода як правило мають хвильовий опір 100 Ом, а екрановані – 150 Ом.

В рамках кожного типу кабеля розрізняють декілька його категорій. Наприклад, для неекранованого кабеля з 4-х скручених пар визначені категорії 3,4,5. Основні відмінності в категоріях полягають в частотних характеристиках. Так, неекранований кабель 3 категорії має смугу пропускання 15 МГц, 4 катего-рії – 20 МГц, 5 категорії – 100 МГц. Підключення робочих станцій до передавального середовища на базі СП здійснюється за допомогою роз’єму RJ-45.

Найбільш перспективним передавальним середовищем, що забезпечує високу швидкість передачі на значні відстані, є оптоволоконний кабель. В якості середовища передачі в ньому використовується оптичне волокно (світловод), який являє собою тонку скляну нитку товщиною 8,3-100 мк. Сигнал по оптичному волокну може поширюватись в вигляді одного або декількох пучків світла. В першому випадку говорять про одномодовий, в другому – про багатомодовий кабель.

Прозорість оптичного волокна на декілька порядків вища за прозорість звичайного скла. Це дозволяє передавати світловий сигнал на кілометри без суттєвого зниження рівня сигнала. Іншими перевагами оптовлоконного кабеля є несприйнятність до електромагнітних перешкод та високий ступінь захисту інформації від прослуховування. Недоліками є висока вартість кабеля та складність його монтажу.

Повторювачі (repeater)– це пристрої для посилення електричного сигналу.

Концентратори (hub) – це пристрої, які тиражують електричний сигнал, посланий одним комп’ютером, на інші комп’ютери, іноді підсилюючи сигнал.

Комутатори – це пристрої, що передають сигнал з певної вхідної або вхідних ліній на певну вихідну лінію (лінії). Вхідні і вихідні лінії при цьому можуть мати різні швидкості передачі. Комутуючі концентратори поєднують в собі функції концентратора і комутатора.

Найпоширеніші види мереж

Найбільш поширеними в світі є мережі типу Ethernet (Fast Ethernet), TokenRing, FDDI, ATM, AppleLink. В кожному типі мереж використовуються свої адаптери, методи доступу до середовища, види кабелів, концентратори тощо.

Мости (bridge) – пристрої для об'єднання комп'ютерних мереж з різними протоколами фізичного і канального рівня. При цьому передбачається, що на більш високих рівнях поєднувані мережі використовують однакові протоколи. Подібна ситуація найбільш характерна для локальних комп'ютерних мереж. За допомогою моста можна об'єднати, наприклад, мережі Ethernet і Token Ring.

Стандартом IEEE802.1 визначені основні вимоги до мостів, зокрема функції і об'єкти керування в мостах. Так, у відповідності з даним стандартом, міст визначається як пристрій, що забезпечує взаємозв'язок локальних мереж за допомогою трансляції кадрів підрівня керування доступом до передавального середовища однієї локальної мережі в іншу, наприклад, трансляцію кадрів Ethernet і Token Ring.

Одним з характерних властивостей мостів є їхня прозорість щодо протоколів верхніх рівнів і мережних операційних систем.

У процесі роботи міст здійснює виборчу трансляцію (фільтрацію) кадрів з однієї мережі в іншу. Трансляції піддаються тільки кадри даних , адресовані абонентським системам інших мереж.

Як відомо, мережі відрізняються не тільки протоколами двох нижніх рівнів, але і мають істотні розходження в структурі протоколів верхніх рівнів, починаючи з мережевого. У зв'язку з цим виникає необхідність у пристрої, що забезпечує зв'язок мереж з різними протоколами мережного рівня. Такого роду пристрій одержав назву шлюз. Варто зауважити, що основне навантаження при узгодженні мереж лягає на спеціальний мережевий протокол (IP-протокол). У цьому змісті шлюз можна розглядати як пристрій перетворення мережевого протоколу в міжмережевий протокол і назад.

Маршрутизатор – пристрій для вибору оптимального напрямку передачі інформації між мережами. У мережах TCP/IP маршрутизатори працюють на мережевому рівні. На відміну від моста маршрутизатор має свою власну адресу і використовується як проміжний пункт передачі інформації. Крім того, маршрутизатор не здійснює перетворення кадрів даних з однієї комп'ютерної мережі в іншу. Це визначає використання маршрутизатора, як правило, у рамках однорідного по протоколу мережевого рівня ділянки комп'ютерної мережі. Загальним між мостом і маршрутизатором є те, що вони здійснюють поділ інформаційних потоків, однак використовують при цьому різні механізми.

Маршрутизатором може бути комп'ютер або спеціальний апаратний маршрутизатор.