Локальные сети

Локальными сетями называют частные сети, размещающиеся, как правило, в одном здании или на территории какой-либо организации размерами до нескольких километров. Их часто используют для объединения компьютеров и рабочих станций в офисах компании или предприятия для предоставления совместного доступа к ресурсам (например, принтерам) и обмена информацией. Локальные сети отличаются от других сетей тремя характеристиками: (1) размерами, (2) технологией передачи данных и (3) топологией.

Локальные сети ограничены в размерах — это означает, что время пересылки пакета ограничено сверху и этот предел заранее известен. Знание этого предела позволяет применять определенные типы дизайна, которые были бы невозможны в противоположном случае. Кроме того, это упрощает управление локальной сетью.

В локальных сетях часто применяется технология передачи данных, состоящая из единственного кабеля, к которому присоединены все машины. Подобно тому, как ранее в сельской местности использовались телефонные линии. Обычные локальные сети имеют пропускную способность канала связи от 10 до 100 Мбит/с, невысокую задержку (десятые доли микросекунды) и очень мало ошибок. Наиболее современные локальные сети могут обмениваться информацией на более высоких скоростях, до сотен мегабит в секунду. В этой лекции мы будем придерживаться традиции и измерять скорость линий в мегабитах в секунду (Мбит/с), а не в мегабайтах в секунду (Мбайт/с). Мегабитом называют 1 000 000 бит, а не 1 048 576 (2²⁰) бит.

В широковещательных сетях могут применяться различные топологии. На рис 1.3 показаны две возможные топологии. В сети с общей шиной (линейный кабель) в каждый момент одна из машин является хозяином (master) шины и имеет право на передачу. Все остальные машины должны в этот момент воздержаться от передачи. Если две машины захотят передавать одновременно, то возникнет конфликт, для разрешения которого требуется специальный механизм. Этот механизм может быть централизованным или распределенным. Например, стандарт IEEE 802.3, называемый Ethernet™, описывает широковещательную сеть с топологией общей шины с децентрализованным управлением, работающую на скоростях от 10 до 100 Мбит/с. Компьютеры в сети Ethernet могут выполнять передачу в любое время. При столкновении двух или более пакетов каждый компьютер просто ждет в течение случайного интервала времени, после которого снова пытается передать пакет.

Вторым типом широковещательных сетей является кольцо. В кольце каждый бит передается по цепочке, не ожидая остальной части пакета. Обычно каждый бит успевает обойти все кольцо, прежде чем будет передан весь пакет. Как и во всех широковещательных сетях, требуется некая система арбитража для управления доступа к линии. Различные применяемые для этого методы будут описаны ниже. Стандарт IEEE 802.5 (IBM token ring) описывает популярную кольцевую локальную сеть, работающую на скорости 4 и 16 Мбит/с.

В зависимости от способа назначения канала широковещательные сети подразделяются на статические и динамические. При статическом назначении все время делится между всеми машинами на равные интервалы, так что машина может передавать только в течение выделенного ей интервала времени. При этом емкость канала расходуется неэкономно, так как временной интервал предоставляется машинам независимо от того, есть им что сказать или нет. Поэтому чаще используется динамическое (то есть по требованию) предоставление доступа к каналу.

Методы динамического предоставления доступа к каналу также могут быть централизованными либо децентрализованными. При централизованном методе предоставления доступа к каналу должен существовать арбитр шины, определяющий машину, получающую право на передачу. Арбитр должен принимать решение на основании получаемых запросов и некоего внутреннего алгоритма. При децентрализованном методе каждая машина должна сама решать, передавать ей или нет. Можно подумать, что подобный метод обязательно приводит к хаосу, однако это не так. Ниже мы рассмотрим различные алгоритмы, созданные для внесения порядка в возможный хаос.

Другие разновидности сетей строятся на основе линий с попарными соединениями. При этом каждая линия соединяет две какие-либо машины. Подобные локальные сети представляют собой уменьшенные копии глобальных сетей. Мы рассмотрим их ниже.

Дата добавления: 2015-04-24