Курсовая работа: Разработка локальной вычислительной сети производственного кооператива

Все достоинства локальной вычислительной сети можно реализовать только при грамотном построении, выборе модели, топологии, аппаратных и программных средств.

1. Анализ и выбор методов построения локальной сети

Топология компьютерной сети – способ соединения ее элементов.

Существует несколько видов топологий. Все они различаются по способам организации, скорости передачи, стоимость создания и т.д. У любой топологии существуют свои достоинства и недостатки. Для каждой конкретной сети наиболее оптимальной будет своя топология.

Различают следующие основные топологии:

· Топология общая шина;

· Топология звезда;

· Топология кольцо;

· Полносвязная сеть;

· Древовидная топология.

Если провести анализ всех этих топологий, можно выяснить какая из них подходит для конкретной организации.

Топология общая шина

Топология «шина» (или, как ее еще называют, «общая шина») самой сво­ей структурой предполагает идентичность сетевого оборудования ком­пьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать только по очереди, так как линия связи единственная. В противном случае передаваемая информация будет ис­кажаться в результате наложения (конфликта, коллизии). Таким обра­зом, в шине реализуется режим полудуплексного (halfduplex) обмена (в обоих направлениях, но поочереди, а не одновременно).

В топологии «шина» отсутствует центральный абонент, через которого передается вся информация, что, увеличивает ее надежность (ведь при отказе любого центра перестает функционировать вся управляемая этим центром система). Добавление новых абонентов в шину довольно просто и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании шины требуется минимальное количество соединитель­ного кабеля по сравнению с другими топологиями. Правда, надо учесть,что к каждому компьютеру (кроме двух крайних) подходит два кабеля, что не всегда удобно.

Так как разрешение возможных конфликтов в данном случае ложится на сетевое оборудование каждого отдельного абонента, аппаратура сете­вого адаптера при топологии «шина» получается сложнее, чем при дру­гих топологиях. Однако из-за широкого распространения сетей с тополо­гией «шина» (Ethernet, Arcnet) стоимость сетевого оборудования получается не слишком высокой.

Шине не страшны отказы отдельных компьютеров, так как все осталь­ные компьютеры сети могут нормально продолжать обмен. Может пока­заться, что шине не страшен и обрыв кабеля, поскольку в этом случае мы получим две вполне работоспособные шины. Однако из-за особенностей распространения электрических сигналов по длинным линиям связи не­обходимо предусматривать включение на концах шины специальных со­гласующих устройств - терминаторов. Без включения терминаторов сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной. Так что при разрыве или повреждении кабеля нарушается согласование линии связи, и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались соединенными между собой. Короткое замыкание в любой точке кабеля шины выводит из строя всю сеть. Любой отказ сете­вого оборудования в шине очень трудно локализовать, так как все адап­теры включены параллельно, и понять, какой из них вышел из строя, не так-то просто.

При прохождении по линии связи сети с топологией «шина» информаци­онные сигналы ослабляются и никак не восстанавливаются, что наклады­вает жесткие ограничения на суммарную длину линий связи, кроме того, каждый абонент может получать из сети сигналы разного уровня в зави­симости от расстояния до передающего абонента. Это предъявляет допол­нительные требования к приемным узлам сетевого оборудования. Для уве­личения длины сети с топологией «шина» часто используют несколько сегментов (каждый из которых представляет собой шину), соединенных между собой с помощью специальных восстановителей сигналов - репи­теров, или повторителей.

Однако такое наращивание длины сети не может продолжаться беско­нечно, так как существуют еще и ограничения, связанные с конечной ско­ростью распространения сигналов по линиям связи.

Достоинства топологии общая шина: низкая стоимость; хорошая расширяемость; отсутствие дополнительного оборудования.

Недостатки: низкая безопасность; коллизии; низкое быстродействие; низкая надежность; сложность диагностики.

Топология звезда

«Звезда» — это топология с явно выделенным центром, к которому под­ключаются все остальные абоненты. Весь обмен информацией идет ис­ключительно через центральный компьютер, на который таким образом ложится очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Понятно, что сетевое оборудование центрального абонента должно быть существенно более сложным, чем оборудование периферийных абонентов. О равноправии абонентов в данном случае го­ворить не приходится. Как правило, именно центральный компьютер яв­ляется самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией «звезда» в принципе невозможны, так как управление полностью централизовано, конфликтовать нечему.

Если говорить об устойчивости звезды к отказам компьютеров, то выход из строя периферийного компьютера никак не отражается на функцио­нировании оставшейся части сети, зато любой отказ центрального ком­пьютера делает сеть полностью неработоспособной. Поэтому должны при­ниматься специальные меры по повышению надежности центрального компьютера и его сетевой аппаратуры. Обрыв любого кабеля или корот­кое замыкание в нем при топологии «звезда» нарушает обмен только с одним компьютером, а все остальные компьютеры могутнормально про­должать работу.

В отличие от шины, в звезде на каждой линии связи находятся только два абонента: центральный и один из периферийных. Чаще всего для их соединения используется две линии связи, каждая из которых передает информацию только в одном направлении. Таким образом, на каждой ли­нии связи имеется только один приемник и один передатчик. Все это су­щественно упрощает сетевое оборудование по сравнению с шиной и из­бавляет от необходимости применения дополнительных внешних терминаторов. Проблема затухания сигналов в линии связи также реша­ется в «звезде» проще, чем в «шине», ведь каждый приемник всегда по­лучает сигнал одного уровня.

Серьезный недостаток топологии «звезда» состоит в жестком ограниче­нии количества абонентов. Обычно центральный абонент может обслу­живать не более 8-16 периферийных абонентов. Если в этих пределах подключение новых абонентов довольно просто, то при их превышении оно просто невозможно. Правда, иногда в звезде предусматривается воз­можность наращивания, то есть подключение вместо одного из перифе­рийных абонентов еще одногоцентрального абонента (в результате по­ручаетсятопология из нескольких соединенных между собой звезд).

Существует также топология, называемая пассивной звездой, которая только внешне похожа на звезду. В настоящее время она распространена гораздо больше, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в самой популярной на сегодняшний день сети Ethernet.

В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а концен­тратор, или хаб (hub), выполняющий ту же функцию, что и репитер. Он восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их в другие линии связи. Хотя схема прокладки кабелей подобна истинной или активной звезде, фактически мы имеем дело с шинной топологией, так как инфор­мация от каждого компьютера одновременно передается ко всем осталь­ным компьютерам, а центрального абонента не существует. Естественно, пассивная звезда получается дороже обычной шины, так как в этом слу­чае обязательно требуется еще и концентратор. Однако она предостав­ляет целый ряд дополнительных возможностей, связанных с преимуще­ствами звезды. Именно поэтому в последнее время пассивная звезда все больше вытесняет истинную шину, которая считается малоперспектив­ной топологией.

Можно выделить также промежуточный тип топологии между активной и пассивной звездой. В этом случае концентратор не только ретрансли­рует поступающие на него сигналы, но и производит управление обме­ном, однако сам в обмене не участвует.

Большое достоинство звезды (как активной, так и пассивной) состоит в том, что все точки подключения собраны в одном месте. Это позволяет легко контролировать работу сети, локализовать неисправности сети пу­тем простого отключения от центра тех или иных абонентов (что невозможно, например, в случае шины), а также ограничивать доступ посто­ронних лиц к жизненно важным для сети точкам подключения. К каждо­му периферийному абоненту в случае звезды может подходить как один кабель (по которому идет передача в обоих направлениях), так и два ка­беля (каждый из них передает в одном направлении), причем вторая си­туация встречается чаще.

Общим недостатком для всех топологий типа «звезда» является значи­тельно больший, чем при других топологиях, расход кабеля. Например, если компьютеры расположены в одну линию (как на рис. 1.1), то при вы­боре топологии «звезда» понадобится в несколько раз больше кабеля, чем при топологии «шина». Это может существенно повлиять на стоимость всей сети в целом.

Топология «кольцо»

«Кольцо» - это топология, в которой каждый компьютер соединен лини­ями связи только с двумя другими: от одного он только получает инфор­мацию. а другому только передает. На каждой линии связи, как и в слу­чае звезды, работает только один передатчик и один приемник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов. Важная осо­бенность кольца состоит в том, что каждый компьютер ретранслирует (восстанавливает) приходящий к нему сигнал, то есть выступает в роли репитера, поэтому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами коль­ца. Четко выделенного центра в данном случае нет, все компьютеры мо­гут быть одинаковыми. Однако довольно часто в кольце выделяется спе­циальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Понятно, что наличие такого управляющего абонента снижает надежность сети, так как выход его из строя сразу же парализует весь обмен.