Розробка схеми топології локальної корпоративної мережі, опис її технічних характеристик і вирішуваних завдань

Індивідуальне завдання: Розробка схеми топології локальноїкорпоративної мережі, опис її технічних характеристик та вирішуваних завдань.

ФАЙЛ-СЕРВЕР І РОБОЧІ СТАНЦІЇ

Файл-сервер є ядром локальної мережі. Цей комп'ютер (зазвичайвисокопродуктивний міні-комп'ютер) запускає операційну систему іуправляє потоком даних, переданих по мережі. Окремі робочі станції ібудь-які спільно використовуються периферійні пристрої, такі, як принтери,
- Всі приєднуються до файл-сервера.

Кожна робоча станція являє собою звичайний персональнийкомп'ютер, що працює під управлінням власної дискової операційноїсистеми. Однак на відміну від автономного персонального комп'ютера робочастанція містить плату мережевого інтерфейсу і фізично сполучена з кабелямифайлом-сервером. Крім того, робоча станція запускає спеціальнупрограму, що називається оболонкою мережі, що дозволяє їй обмінюватисяінформацією з файл-сервером, іншими робочими станціями та іншимипристроями мережі. Оболонка дозволяє робочої станції використовувати файли іпрограми, що зберігаються на файл-сервері, так само легко, як і що знаходяться наїї власних дисках.

Операційна система робочих станцій

Кожен комп'ютер робочої станції працює під управлінням своєївласної операційної системи (такий, як DOS або OS/2). Щоб увімкнутикожну робочу станцію з складу мережі, оболонка мережевої операційної системизавантажується в початок операційної системи комп'ютера.

Оболонка зберігає більшу частину команд і функцій операційноїсистеми, дозволяючи робочої станції в процесі роботи виглядати як звичайно.
Оболонка просто додає локальної операційної системи більше функцій інадає їй гнучкість.

Топологія локальних мереж

Термін "топологія мережі" відноситься до шляху, яким даніпереміщуються через мережу. Існують три основні види топологій: "загальна шина",
"зірка" і "кільце".

Топологія "загальна шина" передбачає використання одного кабелю, доякого підключаються всі комп'ютери мережі (Дивитися малюнок № 1.1). Увипадку "загальна шина" кабель використовується спільно всіма станціями почерги. Вживаються спеціальні заходи для того, щоб при роботі із загальнимкабелем комп'ютери не заважали один одному передавати і приймати дані.

У топології "спільна шина" всі повідомлення, що надсилаються окремимикомп'ютерами, підключеними до мережі. Надійність тут вище, тому що вихід зладу окремих комп'ютерів не порушить працездатності мережі в цілому.
Пошук несправностей у кабелі утруднений. Крім того, так як використовуєтьсятільки один кабель, у разі обриву порушується робота всієї мережі.

На (малюнку № 2.1) показані комп'ютери, з'єднані зіркою. У цьомувипадку кожен комп'ютер через спеціальний мережевий адаптер підключаєтьсяокремим кабелем до об'єднуючого пристрою.

При необхідності можна поєднувати разом кілька мереж зтопологією "зірка", при цьому виходять розгалужені конфігурації мережі.

З точки зору надійності ця топологія не єнайкращим рішенням, оскільки вихід з ладу центрального вузла призведе дозупинки всієї мережі. Однак при використанні топології "зірка" легшезнайти несправність у кабельній мережі.

Використовується також топологія "кільце" (малюнок № 3.1). У цьому випадкудані передаються від одного комп'ютера до іншого як би по естафеті. Якщокомп'ютер отримає дані, призначені для іншого комп'ютера, вінпередає їх далі по кільцю. Якщо дані призначені для отримав їхкомп'ютера, вони далі не передаються.

Локальна мережа може використовувати одну з перерахованих топологій.
Це залежить від кількості об'єднуються комп'ютерів, їх взаємногорозташування й інших умов. Можна також об'єднати декілька локальнихмереж, виконаних з використанням різних топологій, в єдину локальнумережу. Може, наприклад, деревоподібна топологія.

МЕТОДИ ДОСТУПУ І ПРОТОКОЛИ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ

У різних мережах існують різні процедури обміну даними вмережі. Ці процедури називаються протоколами передачі даних, якіописують методи доступу до мережевих каналах даних.

Найбільше поширення отримали конкретні реалізації методівдоступу: Ethernet, Arcnet і Token-Ring.

Метод доступу Ethernet.

Це метод доступу, розроблений фірмою Xerox у 1975 році, користуєтьсянайбільшою популярністю. Він забезпечує високу швидкість передачі данихі надійність.

Для даного методу доступу використовується топологія "спільна шина".
Тому повідомлення, що відправляється однією робочою станцією, приймаєтьсяодночасно всіма іншими, підключеними до загальної шині. Але повідомлення,призначене тільки для однієї станції (воно включає в себе адресу станціїпризначення та адреса станції відправника). Та станція, якій призначеноповідомлення, приймає його, інші ігнорують.

Метод доступу Ethernet є методом множинного доступу зпрослуховуванням несучої і дозволом колізій (конфліктів) (CSMA/CD -
Carier Sense Multiple Access with Collision Detection).

Перед початком передачі робоча станція визначає, вільний канал абозайнятий. Якщо канал вільний, станція починає передачу.

Ethernet не виключає можливості одночасної передачі повідомленьдвома або декількома станціями. Апаратура автоматично розпізнає такіконфлікти, які називаються колізіями. Після виявлення конфлікту станціїзатримують передачу на деякий час. Цей час невелике і для кожноїстанції своє. Після затримки передача поновлюється.

Реально конфлікти призводять до зменшення швидкодії мережі тільки втому випадку, якщо працює близько 80-100 станцій.

Метод доступу Arcnet.

Цей метод доступу розроблений фірмою Datapoint Corp. Він теж отримавшироке поширення, в основному завдяки тому, що обладнання Arcnetдешевше, ніж обладнання Ethernet або Token-Ring. Arcnet використовується влокальних мережах з топологією "зірка". Один з комп'ютерів створюєспеціальний маркер (повідомлення спеціального вигляду), який послідовнопередається від одного комп'ютера до іншого.

Якщо станція бажає передати повідомлення іншій станції, вона повиннадочекатися маркера і додати до нього повідомлення, доповнене адресамивідправника та призначення. Коли пакет дійде до станції призначення,повідомлення буде "відчеплений" від маркера і передано станції.

Метод доступу Token-Ring.

Метод доступу Token-Ring був розроблений фірмою IBM і розрахований накільцеву топологію мережі.

Цей метод нагадує Arcnet, так як теж використовує маркер,Інформація передається від однієї станції до іншої. На відміну від Arcnet, при методідоступу Token-Ring є можливість призначати різні пріоритети різнимробочих станцій.

Апаратура Ethernet

Апаратура Ethernet зазвичай складається з кабелю, роз'ємів, Т -конекторів, термінаторів і мережевих адаптерів. Кабель, очевидно,використовується для передачі даних між робочими станціями. Для підключеннякабелю використовуються роз'єми. Ці роз'єми через Т-конектори підключаються домережевих адаптерів - спеціальним платам, вставленим в слоти розширенняматеринської плати робочої станції. Термінатори підключаються до відкритихкінцях мережі.

Для Ethernet можуть бути використані кабелі різних типів: тонкийкоаксіальний кабель, товстий коаксіальний кабель і неекранована крученапара. Для кожного типу кабелю використовуються свої з'єднувачі і свій спосібпідключення до мережного адаптера.

Залежно від кабелю змінюються такі характеристики мережі, якмаксимальна довжина кабелю і максимальна кількість робочих станцій,підключаються до кабелю.

Як правило, швидкість передачі даних у мережі Ethernet досягає 10
Мбіт за секунду, що достатньо для багатьох додатків.

Розглянемо докладно складу апаратних засобів Ethernet для різнихтипів кабелю.

Товстий коаксіальний кабель.

Товстий коаксіальний кабель, який використовується Ethernet, має діаметр 0.4дюйма і хвильовий опір 50 Ом. Іноді цей кабель називають "жовтимкабелем ". Це найдорожчий з розглянутих нами кабелів. Інститут
IEEE визначив специфікацію на цей кабель - 10BASES.

На рис. 4 схематично зображено локальна мережа на основі товстогокоаксіального кабелю.

Тут наведена конфігурація мережі, що складається з двох сегментів,розділеним репітерів. У кожному сегменті знаходяться 3 робочі станції.

Кожна робоча станція через мережевий адаптер (встановлений наматеринської плати комп'ютера і на малюнку не показаний) спеціальнимбагатожильним трансиверний кабелем підключається до пристрою, що зветьсятрансивером. Трансивер служить для підключення робочої станції до товстоїкоаксіальному кабелю.

На корпусі трансівера є 3 роз'єми: два - для підключеннятовстого коаксіального кабелю, і один - для підключення трансивернийкабелю.

У таблиці 2 перераховані пристрої, необхідні для підключенняробочої станції до товстої коаксіальному кабелю.

На жаль, довжина одного сегмента обмежена, і для товстого кабелюне може перевищувати 500 метрів. Якщо загальна довжина мережі більше 500 метрів, їїнеобхідно розбити на сегменти, з'єднані один з одним через спеціальнепристрій - репітер.

На малюнку зображено два сегменти, з'єднані репітерів. При цьомузагальна довжина мережі може досягати одного кілометра.

Між собою трансивери з'єднуються відрізками товстого коаксіальногокабелю з припаяними до їх кінців коаксіальними Обладнання дляпідключення робочої станції до товстої коаксіальному кабелю Ethernetроз'ємами.

На кінцях сегмента підключені спеціальні заглушки - термінатори. Цепросто коаксіальні роз'єми, в корпусі яких встановлено резистор зопором 50 Ом.

Корпус одного з термінаторів повинен бути заземлений. У кожному сегментімережі можна з'єднувати тільки один термінатор.

Існують й інші обмеження крім максимальної довжини коаксіальногокабелю.

Обмеження для Ethernet на товстому кабелі

Крім обмеження на довжину сегмента існують обмеження намаксимальна кількість сегментів в мережі (і, як наслідок, на максимальнудовжину мережі), на максимальну кількість робочих станцій, підключених домережі і на максимальну довжину трансиверний кабелю.

Однак у більшості випадків ці обмеження не істотні. Більшетого, можливості товстого кабелю надлишкові.

Отже, перерахуємо обладнання, необхідне для мережі Ethernet натовстому кабелі:
N-коннектор
N-термінатор
N-Barrel-конектор
N-термінатор із заземленням
DIX-конектор
Трансивер

Тонкий коаксіальний кабель

Тонкий коаксіальний кабель, який використовується для Ethernet, має діаметр
0.2 дюйма і хвильовий опір 50 Ом. Імпортний кабель називається RG-
58A/U і відповідає специфікації 10BASE2. Можна також використовувати кабель
РК-50, що випускається нашою промисловістю.

Мережа Ethernet на тонкому кабелі істотно простіше, ніж на товстому.

Як правило, всі мережеві адаптери мають два роз'єми. Один з нихпризначений для підключення багатожильного трансиверний кабелю, другий --для підключення невеликого трійника, званого Т-коннектором. Т-конекторз одного боку підключається до мережного адаптера, а з двох інших сторін донього підключаються відрізки тонкого коаксіального кабелю з відповіднимироз'ємами на кінцях. При цьому виходить, що коаксіальний кабельпідключається як би безпосередньо до мережного адаптера, тому не потрібнітрансивер і трансиверний кабель.

На кінцях сегмента повинні знаходитися термінатори, якіпідключаються до вільних кінців Т-коннекторів. Один (і тільки один!)термінатор у сегменті повинен бути заземлений.

Мережі на тонкому кабелі мають гірші параметри у порівнянні з мережами набазі товстого кабелю (таблиця 4). Але вартість мережевого обладнання,необхідного для створення мережі на тонкому кабелі, істотно менше.

Слід зазначити, що деякі фірми випускають адаптери Ethernet,здатні працювати при довжині сегмента до 300 метрів (наприклад, адаптерифірми 3COM). Однак такі адаптери коштують дорожче і вся мережа в цьому випадкуповинна бути зроблена з використанням адаптерів тільки одного типу.
Обмеження для Ethernet на тонкому кабелі.

Як правило, більшість мереж Ethernet створено саме на базі тонкогокабелю.
Отже, перерахуємо обладнання, необхідне для мережі Ethernet на тонкомукабелі:
BNC-конектор
BNC-термінатор
BNC-Barrel-конектор
BNC-термінатор із заземленням
T-конектор

Неекранована кручена пари.

Деякі (але не всі) мережеві адаптери Ethernet здатні працювати зкабелем, що представляє собою просту неекрановану виту пару проводів
(специфікація 10BASE-T). В якості такого кабелю можна використовуватизвичайний телефонний дріт і вже наявну у вашій організації телефоннумережу.

Мережеві адаптери, здатні працювати з кручений парою, мають роз'єм,аналогічний що застосовується в імпортних телефонних апаратах.

Для мережі Ethernet на базі кручений пари необхідно спеціальнепристрій - концентратор. До одного концентратора через все ті жтелефонні розетки можна підключити до 12 робочих станцій. Максимальневідстань від концентратора до робочої станції становить 100 метрів, прицьому швидкість передачі даних така ж, як і для коаксіального кабелю, -
10 Мбіт за секунду.

Переваги мережі на базі кручений пари очевидні - низька вартістьобладнання та можливість використання наявної телефонної мережі. Однакє серйозні обмеження на кількість станцій в мережі і на її довжину.