Локальные сети 2 3 (стр. 6 из 21)
Одномодовые кабели дороже многомодовых и могут передавать сигнал на большие расстояния, не требуя усиления. Поэтому многомодовые кабели чаще прокладывают внутри зданий, а одномодовые - между зданиями.
Радиолинии и инфракрасное излучение
В качестве среды передачи данных в вычислительных сетях используют также электромагнитные волны различных частот и инфракрасное излучение (ИК).
Однако, пока в ЛВС радиосвязь используется только в тех случаях, когда оказывается невозможной прокладка кабеля, например, в зданиях – памятниках архитектуры, между кораблями, между офисными зданиями. Малая распространённость объясняется, прежде всего, недостаточной надёжностью сетевых технологий, построенных на использовании электромагнитного излучения.
Для построения глобальных каналов – радиолинии используется шире – на ней построены спутниковые каналы связи и наземные радиорелейные каналы, работающие в зонах прямой видимости в СВЧ-диапазонах (низкая секретность, возможен перехват).
ИК-излучение используется в ЛВС, в глобальных сетях – не используется. Качество связи зависит от климата, погодных условий, роста деревьев, жесткости опоры, пролетающих птиц (дождь, туман, снег пропускание атмосферырезонансное поглощение на молекулах газов (О2, О3, СО, СН4, N2O, CO2, H2O и др.)). Достаточно сложная настройка, однако затем все – ОК. Прямая видимость.
Скорость передачи для ИК – от 10 Мбит/с до 2,5Гбит/с (до 10Гбит/с при WDM); микроволновые радиоканалы – 12 - 274 Мбит/с. Спутниковые микроволновые радиоканалы – используются 4 полосы (4/6 ГГц, 12/14 ГГц). 2 гр. ИК-излучателей:
1. п/пр-ые ИК-диоды 1) до 1 км до 20 Мбит/с; 2) 622 Мбит/с >6 км
(коммерческие системы)
2. п/пр-ые лазерные ИК-диоды- большая дальность до 10 Гбит/с (опытные системы).
По существу, в Беспроводных сетях обеспечивается соединение двух устройств без прокладки кабеля между ними. Такие сети в наибольшей степени полезны в следующих случаях.
• Проводная связь невозможна либо стоимость прокладки обычного кабеля дороже организации беспроводного канала.
• Клиенты часто соединяются и отключаются от сети, либо не имеют доступа к персональному компьютеру, подключенному к сети.
• Клиенты сети часто перемещаются с места на место.
Методы доступа в ЛВС
Метод доступа в ЛВС - способ "захвата" передающей среды, способ определения того, какая из рабочих станций сети может следующей использовать ресурсы сети (в том числе и передавать свою информацию).
Существует два способа организации доступа: управляемый и случайный. При методе управляемого доступа каждая рабочая станция (т. е. компьютер, подключенный к сети) может передавать свои сообщения, лишь получив специальное разрешение. К управляемым методам доступа относится опрос и маркерный доступ. При опросе центральное устройство последовательно опрашивает все станции в пределах сети, давая тем самым по очереди разрешение на передачу каждой станции. При маркерном доступе для начала передачи станция должна получить специальный кадр, названный маркером и разрешающий передавать данные. После того как данные поступают на приемную станцию, передающая станция освобождает маркер и передает его далее следующей станции. Так маркер последовательно проходит через все станции, подключенные к данной локальной сети, давая тем самым разрешение на доступ к сети.
Достоинства управляемого доступа:
1) каждой станции гарантируется доступ к сети
2) не требуется специального подтверждения об успешности приёма сообщения.
Недостаток: меньшая производительность канала из-за простоя PC, ждущих своей очереди.
При случайном доступе попытку передачи данных станция может начать в любое время. Станции состязаются друг с другом за использование канала. При одновременной передаче сразу несколькими станциями в сети возникают конфликты между ними (коллизии). Известны различные алгоритмы для разрешения конфликтов. Существует несколько методов случайного доступа, некоторые из них приведены ниже.
Техника случайного доступа впервые была применена исследователями Гавайского университета при создании радиосети, объединяющей большое количество географически разнесенных пользователей с центральной ЭВМ. Эта первая система была названа системой Алоха. Основными продолжениями системы чистой (или простой) Алохи являются:
- синхронная Алоха;
- метод множественного доступа с проверкой несущей и обнаружением столкновений (CSMA/CD); - метод множественного доступа с проверкой несущей и предотвращением столкновений (CSMA/CA). Достоинства случайного доступа:
1) простота построения,
2) большая производительность канала.
Недостатки:
1) возможность возникновения коллизий (столкновений);
2) необходимость специальных подтверждений об успешной передаче
Основные программные и аппаратные компоненты сети
Вычислительная сеть — это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элементов:
• компьютеров;
• коммуникационного оборудования;
• сетевых операционных систем;
• сетевых приложений (системные и прикладные).
Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью. В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. В настоящее время в сетях широко и успешно применяются компьютеры различных классов - от настольных и наладонных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору разнообразных задач, решаемых сетью.
Второй слой — это коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства. Кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением как по влиянию на характеристики сети, так и по стоимости. Сегодня коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор, который нужно конфигурировать, оптимизировать и администрировать. Изучение принципов работы коммуникационного оборудования требует знакомства с большим количеством протоколов, используемых как в локальных, так и глобальных сетях.
Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети. При проектировании сети важно учитывать, насколько просто данная операционная система может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени она позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа (совместимость с разными типами компьютеров) и многие другие соображения.
Самым верхним слоем сетевых средств являются различные сетевые приложения, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др. Очень важно представлять диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также знать, насколько они совместимы с другими сетевыми приложениями, разными операционными системами и другими типами компьютеров.
Типовой состав оборудования локальной сети
Фрагмент вычислительной сети (рис. ) включает основные типы коммуникационного оборудования, применяемого сегодня для образования локальных сетей и соединения их через глобальные связи друг с другом. Для построения локальных связей между компьютерами используются различные виды кабельных систем, сетевые адаптеры, концентраторы-повторители, мосты, коммутаторы и маршрутизаторы. Для подключения локальных сетей к глобальным связям используются специальные выходы (WAN-порты) мостов и маршрутизаторов, а также аппаратура передачи данных по длинным линиям - модемы (при работе по выделенным или коммутируемым аналоговым линиям) или же устройства подключения к цифровым каналам (ТА - терминальные адаптеры сетей ISDN, устройства обслуживания цифровых выделенных каналов сетей TDM типа CSU/DSU и т.п.).
Рис. . Фрагмент сети
Структурированная кабельная система
Согласно зарубежным исследованиям (журнал LAN Technologies), 70% времени простоев обусловлено проблемами, возникшими вследствие низкого качества применяемых кабельных систем. Поэтому так важно правильно построить фундамент сети - кабельную систему. В последнее время в качестве такой надежной основы все чаще используется структурированная кабельная система.
Структурированная кабельная система (Structured Cabling System, SCS) - это набор коммутационных элементов (кабелей, разъемов, коннекторов, кроссовых панелей и шкафов), а также методика их совместно использования, которая позволяет создавать регулярные, легко расширяемые структуры связей в вычислительных сетях. Преимущества структурированной кабельной системы:
• Универсальность. Структурированная кабельная система при продуманной организации может стать единой средой для передачи компьютерных данных в локальной вычислительной сети, организации локальной телефонной сети, передачи видеоинформации и даже передачи сигналов от датчиков пожарной безопасности или охранных систем.