Локальные сети

Признаки классификации

Классификация компьютерных сетей

Единой общепринятой системы классификации, которой удовлетворяли бы все сети, не существует. Однако есть два признака, по которым можно явно их разделить:

- технология передачи информации;

- размеры сети.

В общих чертах можно говорить о том, что существуют два типа технологии передачи:

- широковещательные сети (технологии: один- ко многим, многие- к одному, многие - ко многим);

- сети передачи от узла к узлу (технология один- к одному).

Широковещателъные сети обладают единым каналом связи, совместно исполь­зуемым всеми машинами сети. Короткие сообщения, называемые в некоторых слу­чаях пакетами, посылаемые одной машиной, получаются всеми машинами. Поле адреса в пакете указывает, кому направляется сообщение. При получении пакета машина проверяет его адресное поле. Если пакет адресован этой машине, она об­рабатывает пакет. Пакеты, адресованные другим машинам, игнорируются.

При­мером широковещательной передачи может быть объявление в аэропорту, предлагающее всем пассажирам рейса 644 подойти к выходу номер 12. Широковещательные сети позволяют адресовать пакет одновременно всем машинам с помощью специального кода в поле адреса. Когда передается пакет с таким кодом, он получается и обрабатывается всеми машинами сети. Такая операция называется широковещанием. Некоторые широковещательные системы также предоставляют возможность посылать сообщения подмножеству машин, называемые многоадресной передачей. Одной из возможных схем может быть резервирование одного бита для признака многоадресной передачи. Оставшиеся п - 1 разрядов адреса могут содержать номер группы. Каждая машина может «под­писаться» на одну, несколько или все группы. Когда пакет посылается определен­ной группе, он распространяется всем машинам, являющимся членами этой группы.

Сети с передачей от узла к узлу, напротив, состоят из большого количества со­единенных пар машин. В сети подобного типа пакету, чтобы добраться до пункта назначения, необходимо пройти через ряд промежуточных машин. Часто при этом существует несколько возможных путей от источника до получателя, поэтому ал­горитмы вычисления таких путей играют очень важную роль в сетях с передачей от узла к узлу. Обычно (хотя имеются и исключения) небольшие, географически локализованные в одном месте сети используют широковещательную передачу, тогда как в более крупных сетях применяется передача от узла к узлу.

Другим критерием классификации сетей является их размер. На рисунке 13.2 при­ведена классификация компьютерных сетей в зависимости от их разме­ров.

	Межпроцессорное расстояние		Процессоры расположены

	Потоковая вычислительная машина

0,1 м	На одной плате
м	Мультикомпьютер В одной системе
10 м	В одной комнате
100 м	Локальная сеть В одном здании
1 км	На одной территории
Региональная (муниципальная) сеть студенческого городка
10 км	В одном городе
100 км	Глобальная сеть В одной стране
1000 км	Интернет На одном континенте
10000 км	На одной планете

Рисунок 13.2- Классификация компьютерных сетей по размеру

В верхней строке таблицы помещаются потоковые вычислительные машины - компьютеры с высокой степенью распараллеливания, в которых несколько функциональных единиц одновременно выполняют одну программу. Следом идут многомашинные вычислительные системы - системы, общающиеся по очень ко­ротким и быстрым шинам. После многомашинных вычислительных систем в таблице располагаются настоящие сети, то есть компьютеры, соединенные длинны­ми кабелями. Их можно разделить на локальные, муниципальные и глобальные сети. И замыкают таблицу объединения двух и более сетей. Хорошо известным примером такого объединения является Интернет. Размеры сетей являются весь­ма важным классификационным фактором, поскольку в сетях различного размера применяется различная техника.

Локальными сетями называют 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:

- размерами;

-технологией передачи данных;

- топологией.

Локальные сети ограничены в размерах - это означает, что время пересылки пакета ограничено сверху и этот предел заранее известен. Это существенно упрощает управление локальной се­тью.

В локальных сетях вначале часто применялась технология передачи данных, состоящая из общего кабеля, к которому присоединены все машины. Современные ло­кальные сети строятся в основном на технологии Ethernet и ее модификациях с использованием коммутаторов, имеют пропускную способность канала связи от 100 до 10 000 Мбит/с, невысокую задержку (десятые доли микросекунды) и очень малый процент ошибок.

Локальные сети могут строиться по различным топологиям. На рисунке 13.3 показаны три основные топологии.

Компьютер

а) Топология «Общая шина»

б) Топология «Кольцо»

г) Радиальная сеть с коммутатором

Рисунок 13.3- Топологии локальных сетей

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 воздер­живаться 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 TM, 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 ожидает в течение случайного интервала времени, после которого снова пытается передать пакет. Такая топология является широковещательной.

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. Стандарт IEЕЕ 802.5 (IВM 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 передачи 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 у них пакет для передачи 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 принимает реше­ние на основании получаемых запросов и некоего внутреннего алгоритма.

При децентрализованном методе каждая машина должна сама решать, передавать ей или нет в данный момент времени. Можно подумать, что подобный метод обязательно приводит к хаосу, од­нако это не так, так как разработаны специальные алгоритмы, устраняющие хаос.

Другие разновидности сетей строятся на основе линий с попарными соедине­ниями (например, радиальная сеть). При этом каждая линия в каждый момент времени соединяет две какие-либо машины. Подобные локальные сети представляют собой уменьшенные копии глобальных сетей.

Дата добавления: 2014-12-25