Реферат: Топології мереж Граф як основа побудови комп ютерної мережі
FDDITalk - реалізація архітектури FDDI з швидкістю передачі 100 Мбіт/с в версії Apple.
Ethernet - найпоширеніша зараз архітектура мережі з розподіленим середовищем (всі користувачі «поділяють» смугу пропускання між собою) і методом доступу CSMA/CD (широкомовна передача з виявленням колізій). Вона порівняно легко інсталюється, має продуктивність 10 Мбіт/с і досить низьку вартість. Завдяки інтенсивній експлуатації упродовж багатьох років всі її компоненти пройшли гарну перевірку. Найширше використовуються наступні фізичні реалізації:
10Base5 , ThickNet («товстий») абож Standart Ethernet , який використовує товстий коаксіальний кабель та шинну топологію. Максимальна довжина сегмента - 500. За рахунок з’єднання із повторювачами до п’яти сегментів максимальна довжина мережі складає 2500 м. До трьох з п’яти можливих сегментів, використовуючи AUI (Attachment Unit Interface) кабель і трансивер (пристрій для гальваничної розв’язки та виявлення колізій), можна під’єднати до 100 вузлів. Інші два сегменти використовують для збільшення загальної протяжності мережі.
10Base2 , ThinNet («тонкий») абож CheaperNet («дешевий») використовує тонкий коаксіальний кабель. Максимальна довжина сегмента - 185 м (для деяких мережевих адаптерів - 300 м). Дозволяється з’єднання до п’яти сегментів, до трьох з яких можна під’єднати лише 30 вузлів. При цьому максимальна довжина мережі складає 925 м. Вузли під’єднуються до кабеля за допомогою Т-конектерів, які встановлюються на мережевій платі, або за допомогою спеціальних розеток, які забезпечують неперервність лінії при від’єднанні комп’ютера від мережі. Трансивери, як правило, вбудовуються в мережеву плату. 10Base2 широко використовується й зараз для побудови дешевих мереж і для з’єднання концентраторів.
Ethernet на витій парі (Twisted-pair ) або 10BaseT використовує дві виті пари UTP (STP) категорії 3, 4 або 5 і має продуктивність в 10 Мбіт/с. При використанні модернізованих мережевих плат і 4 пар дроту можна організувати повнодуплексний ( Full duplex) режим роботи з швидкістю 20Мбіт/с. Фізична топологія - зірка, а логічна - шина, де кожний вузол під’єднується до порту концентратора кабелем довжиною до 100 метрів. Можливе використання п’яти послідовно ввімкнених кабельних сегментів при максимальній кількості вузлів - 1024. Диаметр мережі - 500 м.
Fast Ethernet на витій парі має дві реалізації: 100BaseTX та 100BaseT4 з швидкістю роботи 100 Мбіт/с. Топологія і характеристики під’єднання вузлів ті самі, що й в попередньому варіанті. Середовище передачі для 100BaseTX - дві виті пари UTP (STP) категорії 5, а для 100BaseT4 - чотири пари UTP (STP) 3, 4 або 5 категорії. Також існує повнодуплексний режим в 100BaseTX з швидкістю передечі 200 Мбіт/с, для реалізації якого використовуються чотири пари кабелів UTP або STP.
Fast Ethernet на оптоволокні 10BaseF і 100BaseFX реалізується найчастіше в вигляді зіркоподібної топології з використанням двох оптоволоконних кабелів - один для прийому інформації, інший для передачі. Використовується багато- та одномодове оптоволокно з максимальною дальністю передачі 2000 м та 4500 м і швидкістю передачі 10 Мбіт/с та 100 Мбі т/с відповідно. Хоча оптоволокно має досить високу ціну, в неї є ряд переваг: нечутливість до електричних та електромагнітних перешкод, гальванична розв’язка вузлів, великі відстані та швидкості передачі данних, широка смуга пропускання.
Gigabit Ethernet - технологія з швидкістю передачі данних 1 000 Мбіт/с, яка використовує метод доступу CSMA/CD і характеристики кадру класичного Ethernet. Легко інтегрується з мережами Ethernet і Fast Ethernet. В якості середовища передачі використовується вита пара 5-ї категорії (дальність зв’язку 100 м), багатомодове (500 м) і одномодове (2 км) оптоволокно. Фізична топологія - зірка, логічна - шина.
100VG-AnyLAN використовує метод доступу з пріоритетом запитів, який забезпечує визначений час відповіді, що дозволяє використовувати цю мережу для вимогливих до часу додатків (applications) (мультимедіа та т.і.). Використовується кабель UTP категорії 3, 4 і 5 з 4-ма парами дроту, 2 парами дроту STP категорії 5 та оптоволоконний. Фізична топологія - зірка. Пряма взаємодія з мережами Ethernet неможлива (тільки через мости і маршрутизатори), внаслідок чого поширеність такої архітектури обмежена. Довжина лінії між вузлами мережі 100 м для UTP 3 категорії, 150 м для UTP 5 категорії і STP та 2000 м для оптоволокна. При цьому діаметр мережі буде становити 600 м, 900 м і 12000 м відповідно.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - одна з найбільш розроблених і зрілих 100 мегабітних технологій. Має маркерний метод доступу, топологія - кільце. Максимальна кількість вузлів - 1000, довжина кільця - до 100 км, відстань між вузлами при використанні одномодового оптоволоконного кабеля до 40 км і при багатомодовому - 2 км. Через високу вартість обладнаня використовується в основному для з’єднання віддалених ділянок, серверів і потужних робочих станцій.
CDDI (Copper Distributed Data Interface) - реалізація FDDI на витій парі категорій 4 та 5. Довжина сегмента - 100 м для STP і 75 м для UTP. Реалізації на оптоволокні набагато дешевщі.
ATM (Asynchronous Transfer Mode) - найсучасніша технологія, яка використовує комутацію пакетів і призначена забезпечити одночасну передачу цифрових, голосових та відеоданних в режимі реального часу в локальних мережах і між віддаленими вузлами. Використовується оптоволокно (швидкість передачі до 2 448 Мбіт/с, дальність до 50 км в залежності від реалізації) або вита пара 5 категорії (155Мбіт/с, 100 м).
Ця технологія відрізняється від інших не тільки швидкістю обміну. Важливими є якісні відмінності. Технологія ATM дозволяє організовувати окремі віртуальні канали для великої кількості з’єднань водночас і з’єднувати в одному носії такі різнорідні данні, як звук, відео і цифрову інформацію. При цьому для кожного з каналів може бути встановлена власна швидкість передачі та гарантовано її незниження. Ці властивості роблять іі особливо привабливою, тому що можна об’єднувати локальні мережі з телефонними, телевізійними та іншими мережами. Наймовірніше використання для додатків, що потребують високої продуктивності та чутливі до затримок (моделювання, анімація та інші).
Ethernet в усіх модифікаціях, ATM і FDDI є найвживанішими та перспективними архітектурами на данний час. Через низьку вартість реалізації та широкий спектр використовуємих кабелів технологія Ethernet одержала найбільше розповсюдження. При цьому вона надає можливість об’єднання з мережами ArcNet, TokenRing, FDDI, ATM та іншими, що привертає до нєї особливу увагу. Зараз біля 70 % мереж в усьому світі побудовано з використанням саме Ethernet, тому що обладнання для неї досить дешево й просто інсталюється. Для України цей показник ще вищій - приблизно 95 %. Завдяки легкій інтеграції з наступними високошвидкісними модифікаціями (Fast Ethernet з швидкістю обміну 100 Мбіт/с та Gigabit Ethernet з швидкістю обміну 1000 Мбіт/с ) вона є найпривабливішою з точки зору нарощування продуктивності існуючої мережі. Саме тому при побудові більшості локальних мереж рекомендовано використовувати Ethernet або її модифікації. При цьому не варто будувати мережі на коаксиалі, тому що ця реалізація не дозволяє надалі суттєво підвищувати продуктивність мережі.
4. Типові реалізації мереж
4.1 Методи доступу ПК до середовища передачі данних
При ймовірностному методі доступу вузол, який передає, прослуховує, чи зайнято лінію і чи є в ній колізії (зіткнення сигналів, що передаються). Якщо це так, то передача відкладається на випадковий інтервал часу.
Загальний недолік таких методів - невизначене і суттєве зниження ефективної смуги пропускання, що припадає на одного користувача, при збільшені кількості під’єднаних до мережі комп’ютерів.
Основні різновиди:
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance ) - множинний доступ з прослуховуванням та уникненням колізій. Використовується в мережах LocalTalk;
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) - більш ефективний метод, який реалізує множинний доступ з прослуховуванням та виявленням колізій. Використовується в мережах Ethernet, EtherTalk та інших.
При детермінованому методі вузлу одержують доступ до середовища передачі в визначеному порядку, що обмежує час проходження пакету, яке мало залежить від кількості комп’ютерів в мережі.
Основні різновиди:
Token Passing - маркерний метод доступу, при якому вузли передають один одному спеціальний пакет - «маркер», який дає «право» на передачу (ArcNet, TokenRing, FDDI);
Polling - опитування готовності, використовується в мейнфреймах.
4.2 Приклад реалізації мережі середнього підприємства.
Типову схему реалізації мережі підприємства з використанням технології Ethernet надано в доданку 2. Продивимось докладніше етапи її побудови.
В найпростішому випадку для користувачів, які не висувають до мережі вимог підтримки високих швидкостей обміну інформацією, можна використовувати розподілений (Shared) Ethernet (група «2»), об’єднуючи всі комп’ютери в одну групу за допомогою концентраторів.
В цій реалізації кожний під’єднаний до мережі ПК прослуховує лінію на предмет наявності в ній сигналів. Якщо протягом певного про