Физическая структуризация сети

Лекция 2. Структуризация как средство построения больших сетей.

В сетях с небольшим количеством компьютеров (10…30) обычно применяется одна из типовых топологий – общая шина, кольцо, звезда, т.е. однородные топологии (когда все компьютеры в сети имеют одинаковые права по отношению друг к другу). Какие в этом плюсы:

· Простота наращивания числа компьютеров.

· Простое обслуживание и эксплуатация сети.

При построении больших сетей однородные топологии превращаются из преимуществ в недостатки:

· Ограничения на длину связей между узлами.

· Ограничения на количество узлов в сети.

· Ограничения на количество трафика, порождаемого узлом сети.

Например, та же технология Ethernet позволяет использовать коаксиальный кабель длиной не более 185м., к которому можно подключить не более 30 компьютеров. Однако при интенсивном обмене приходится снижать количество компьютеров до 10…20.

Для снятия подобных ограничений используются специальные методы структуризации сети и специальное структурообразующее оборудование, которое еще называют коммуникационным.

Простейшее из коммуникационных устройств – повторитель. Используется для увеличения общей длины сети. Преодолеваются ограничения на длину связи за счет улучшения качества передаваемого сигнала (восстановление мощности и амплитуды, улучшение фронтов).

Повторитель, который имеет несколько портов и соединяет несколько физических сегментов, называется концентратором или хабом (hub – основа, центр деятельности). Концентраторы повторяют сигнал, пришедший по одному из портов, на других портах. Концентраторы характерны почти для всех базовых технологий локальных сетей. Разница в том, на каких именно портах повторяются входные сигналы. Хабы для сетей Ethernet повторяют входной сигнал на всех портах, кроме того, с которого они поступают (слева на слайде). А, например, хабы для сетей Token Ring повторяют входной сигнал только на одном порту – к которому подключен следующий в кольце компьютер (на слайде справа).

Очень важно: концентратор всегда изменяет физическую топологию сети, но при этом не изменяет логическую топологию.

Физическая топология – конфигурация связей, образованных кабелем, логическая топология – конфигурация информационных потоков между компьютерами.

Во многих случаях физическая и логическая топологии совпадают. Например, сеть, представленная на картинке слева, имеет физическую топологию кольцо. Компьютеры получают доступ к сети за счет передачи друг другу специального кадра – маркера, причем маркер передается от компьютера к компьютеру в том же, порядке, в каком компьютеры образуют физическое кольцо.

Сеть, изображенная справа – пример несовпадения топологий. Фактически компьютеры соединены по технологии «общая шина», но доступ к шине происходит не по алгоритму случайного доступа, а путем передачи маркера в кольцевом порядке: от комп. А – комп. В – затем комп. С и т.д. Здесь порядок передачи маркера определяется не физическими связями в сети, а логическим конфигурированием драйверов сетевых адаптеров. Ничто не мешает настроить драйверы иначе, при этом физическая топология не изменится.

Другой пример несовпадения – сеть на рисунке слева. Хаб образует физическую топологию звезда, однако логическая топология осталась без изменения – это общая шина. Логика доступа к сети не меняется – определение занятости среды, получение доступа, обработка коллизий – все остается в силе.

Физическая структуризация с помощью хабов полезна не только для увеличения расстояния между узлами, но и для повышения надежности сети. Например, если концентратор обнаруживает, что узел долго монопольно использует порт – просто отключит его.