Физическое структурирование сети

Структурирование, как средство построения больших сетей

В небольших сетях, которые состоят из 10-40 PC, целесообразно использовать один сегмент одной из базовых технологий, основанный на топологии общей шины, кольца или звезды. Такая однородная структура для небольшой сети имеет ряд преимуществ:

1. Простота топологии позволяет легко наращивать число узлов в небольших пределах;

2. Отсутствие потери кадров из-за переполнения буферов коммутирующих устройств (т. к. новый кадр не передается в сеть до тех пор, пока не принят предыдущий). Логика работы разделяемой среды регулирует поток кадров и тормозит станции, которые слишком интенсивно генерируют кадры;

3. Простота протоколов обеспечивает низкую стоимость сетевых адаптеров, повторителей и концентраторов.

Однако в таких сетях есть ряд ограничений, важнейшими из которых являются:

1. ограничение на длину связей между узлами;

2. ограничение на количество узлов в сети;

3. ограничение на интенсивность графика, который порождается узлами сети.

Практически максимальное количество рабочих станций, которое позволяет использовать каждая из технологий в одном сегменте, никогда не достигается в виду того, что при интенсивном обмене данными необходимо обеспечить каждому компьютеру приемлемую долю пропускной способности сети.

Для снятия перечисленных ограничений применяются методы структурирования сети (физического и логического), которое реализуется с помощью коммутирующего оборудования: повторителей, концентраторов, мостов, коммутаторов и маршрутизаторов.

Ограничения на длину связей между узлами и количеством узлов в сети позволяют снять методы физического структурирования сети, которое реализуется с помощью повторителей, концентраторов.

Простейшее из коммутирующих устройств — повторитель (repeater). Это устройство выполняет свои функции на физическом уровне модели OSI. Повторители используются для физического соединения нескольких сегментов кабеля в локальной сети с целью увеличения протяженности сети и количества узлов в ней. Это достигается за счет улучшения качества передаваемых сигналов, а именно, восстановления мощности, амплитуды, формы, интервалов следования сигналов.

Многопортовый повторитель называется концентратором (hub). Концентраторы встречаются во всех базовых технологиях. Их основной функцией является усиление и формирование сигналов и передача их в соответствии с логической топологией (логический путь передачи потока данных), принятой в базовой технологии сети. Например, в технологии Ethernet – это «общая шина», и концентратор передает сигналы, пришедшие на один из портов, на все остальные порты, в технологиях Token Ring и FDDI – это «кольцо»», и концентратор передает сигналы с одного из портов на соседний порт в логическом кольце.

Концентратор всегда изменяет физическую топологию сети (во всех приведенных примерах она становится «звездой»), но при этом логическая топология сети остается неизменной.

Наиболее важной проблемой, которую не решает физическая структуризация, остается проблема перераспределения передаваемого трафика между различными физическими сегментами сети с целью снижения ее загруженности. Рассмотрим пример технологии Ethernet (рис.5.1).

Рис. 5.1. Передача данных концентраторами Ethernet

Если PC1 надо передать данные PC2, то эти данные будут передаваться по всей сети, т.к. повторитель – аналог «общей шины», и в этот момент никакая из других PC ничего передавать не может, т.к. будет ожидать освобождение разделяемой среды.