Сетевые технологии (стр. 4 из 9)

1.3.5. Топологии сети

Топология — описание способа, при помощи которого рабочие станции и серверы физически соединяются между собой. Топологии различаются требуемой длиной соединительного кабеля, удобством соединения, возможностями подключения дополнительных абонентов, отказоустойчивостью, возможностями управления обменом (см. табл.1.2.). Топологическая структура влияет на пропускную способность и стоимость локальной сети. Каждая топология сети налагает ряд условий. Например, она может диктовать не только тип кабеля, но и способ его прокладки. Отличительной особенностью ЛВС является наличие моноканала, т.е. единственного маршрута, связывающего любые две станции. В связи с этим при подключении устройств к сети используются три топологии.

Звездообразная сеть

"Звезда" — принципиально централизованная топология (рис.1.1), в которой всегда есть четко выделенный центральный абонент, осуществляющий все управление обменом в сети, и через который идет вся информация в сети. В этом есть свои плюсы и минусы. Любое жестко централизованное управление по своей сути бесконфликтно, но такая сеть не будет работать при любой неисправности центрального абонента. Поэтому центральный компьютер должен отличаться от остальных высокой надежностью, а, следовательно, и более высокой стоимостью. К тому же, выполнять другие задачи на центральном компьютере станет невозможно, так как он будет загружен работой с сетью.

К недостаткам топологии относится также ограниченное число абонентов, которое обычно в локальных сетях не превышает 16 пользователей. Затруднительно соединение звезд между собой. К плюсам данной конфигурации можно отнести ее малую чувствительность к выходу из строя соединительного кабеля. Разрыв кабеля в любом месте всегда нарушает связь только с одним абонентом.

Рис. 1.1. Сеть типа "звезда"

Кольцевая сеть.

"Кольцо" — последовательное соединение абонентов в замкнутое кольцо (рис. 1.2), что и определяет его особенности. Во-первых, вся передаваемая информация проходит через всех абонентов. Поэтому выход из строя любого из них нарушает работу всей сети в целом. Во-вторых, разрыв кабеля в любой точке нарушает целостность кольца и выводит из строя всю сеть. Для этого применяют дублирование кабеля. Управление может быть как централизованным, так и децентрализованным, оно не так жестко зависит от топологии, как в случае "звезды". Все адаптеры должны быть одинаковы, но иногда один из них выполняет функции диспетчера сети, тогда он значительно сложнее.

Рис. 1. 2. "Кольцевая" сеть

Эта топология допускает большое число абонентов, причем возможно изменение их количества. В кольце происходит автоматическое усиление передаваемого сигнала каждым абонентом, поэтому его размеры могут быть очень большими, и ограничены они только временем прохождения сигнала по всему кольцу.

Шинная сеть

"Шина" — ориентирована на полное равноправие всех абонентов и идентичность их адаптеров (рис.1.3). Это не означает, что управление обменом не может быть централизованным. Однако центр будет заниматься только управлением обменом, а не перераспределением информации. "Шина" может логически работать как "звезда" или "кольцо". "Шина", в отличие от других топологий, сильно зависит от электрического согласования используемых линий связи, потому что при любом повреждении кабеля возникают отражения и наложения сигналов. В таком случае нарушается работа всей сети. Однако, к выходу из строя компьютеров данная топология не чувствительна, нарушается обмен только с поврежденным компьютером, а вся остальная сеть остается в рабочем состоянии. Максимально допустимое количество абонентов в "шине" такое же, как и в "кольце". В "шине" легко менять количество подключенных абонентов, иногда даже в процессе работы. В связи со сложностью децентрализованного обмена, сложность аппаратуры в адаптерах выше, чем в других топологиях. Однако децентрализованное управление гораздо надежнее централизованного и лучше приспосабливается к изменяющимся внешним условиям.

Рис. 1.3. Сеть с общей шиной

Существуют также смешанные топологии, такие как "звезда-шина", "звезда-кольцо", которые имеют свои преимущества.

Таблица 1.2.

Сравнение топологий сетей

Параметры	Звезда	Кольцо	Шина
1. Отказоустойчивость	Выход из строя одного PC не влияет на работоспособность сети	Выход из строя одного PC может вывести из строя всю сеть	Выход из строя кабеля останавливает работу многих пользователей
2. Количество абонентов	16	1024 и выше	1024 и выше
3. Изменение количества абонентов	Возможно	Требует остановки всей сети	Легко изменяется
4. Влияние на общую стоимость сети	Дополнительные затраты на центральный компьютер	Дополнительные затраты на адаптер, выполняющий функции диспетчера сети	Дешевая среда передачи
5. Возможность управления обменом	Централизован-ное	Централизованное и децентрализованное	Децентрализован-ное
6. Особенности	Мощность всей сети зависит от сервера	Количество пользователей не оказывает сильного влияния на производительность. Трудно локализовать проблемы	Оптоволоконные кабели не применя-ются. При значи-тельных объёмах трафика умень-шается пропускная способность. Трудно локализо-вать проблемы.
7. Протяженность	До нескольких десятков километров
8. Применение	В зависимости от предъявляемых требований

1.4. Выбор и обоснование проектных решений

На основании проведенного обзора следует сформировать и описать требования к сетевой технологии, топологии сети и к аппаратному обеспечению. Выше были описаны требования к прокладываемой сети, на основании которых мы будем принимать решения.

Для выбора оптимальной топологии сети необходимо учитывать следующие требования:

- обеспечение альтернативной маршрутизации, максимальной надежности передачи данных;

- выбор оптимального маршрута передачи блоков данных (минимизация числа каналов, образующих последовательности);

- предоставление приемлемого времени ответа и нужной пропускной способности.

Сеть ArcNet нам не подходит, так как скорость передачи данных в ней достаточно мала (как и в сети Token Ring) и в любой момент времени только одна станция имеет право передавать данные, что очень неудобно.

Среди описанных требований упоминается о скорости передачи (не менее 100 Мбит/с), минимизации коллизий. Выбранная нами сетевая технология Fast Ethernet, а именно разработка семейства 100BASE-T (общий термин для обозначения стандартов, использующих в качестве среды передачи данных витую пару, длина сегмента до 100 метров, включает в себя стандарты)- 100BASE-TX, который является развитием стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии "звезда" (подключение рабочих станций по данному типу полностью исключает возможность коллизий). Данный стандарт мы и будем использовать в нашем курсовом проекте, а именно 100BASE-TX,. Здесь задействована витая пара категории 5 и 5е, фактически используются только две пары проводников. Нас устраивает, что в качестве среды передачи мы используем витую пару. Буква T в названии означает, что средой передачи является неэкранированный кабель на основе витой пары (Unshielded Twisted Pair, UTP). При выборе кабеля принимаются во внимание следующие характеристики: полоса пропускания, расстояние, физическая защищенность, электромагнитная помехозащищенность, стоимость. Кроме того, при выборе кабеля нужно учитывать, какая кабельная система уже установлена на предприятии(в данном случае никакой), а также какие тенденции и перспективы существуют на рынке в данный момент.

Неэкранированная витая пара UTP по характеристикам полосы пропускания и поддерживаемым расстояниям подходит для создания горизонтальных подсистем. Но так как она может передавать данные и голос, она используется чаще. Неэкранированная витая пара является популярным видом среды передачи данных на небольшие расстояния (до 100 м) и включена практически во все современные стандарты и технологии локальных сетей и обеспечивает пропускную способность до 100 Мб/с (на кабелях категории 5). Так как длина этажа НИИ составляет 150 метров, для нас это решение подходит. Категория 5е определяется стандартом EIA/TIA 568А, полоса частот 100-125 МГц. Спецификация предусматривает использование коммутатора для подключения пользователей по физической топологии "звезда". Подключение узлов к сети осуществляется с помощью модульных настенных телефонных гнезд RJ-45 и RJ-11 и четырехпарного телефонного кабеля UTP, причем соединитель RJ-45 вставляется напрямую в сетевую плату.