Архитектура локальной сети

Важнейшая характеристика локальной сети – её архитектура. Архитектура сети – это реализованная структура сети передачи данных, определяющая её топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, её адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик.  

Наиболее распространённые архитектуры локальной сети:

- локальная сеть Token Ring;

- локальная сеть ArcNet  (англ. Attached Resource Computer Network);

-локальная сеть Ethernet;

-локальная сеть FDDI (Fiber Distributed Data Interface);

-локальная сеть АТМ (Asynchronous Transfer Mode).

Локальная сеть Token Ring. Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды применяется неэкранированная или экранированная витая пара (англ. UPT или SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В качестве метода управления доступом станций к передающей среде используется метод – маркерное кольцо (англ. Тоken Ring).

Основные положения этого метода:

- устройства подключаются к сети по топологии кольцо;

- все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);

- в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.

В IВМ Тоken Ring используются три основных типа пакетов:

- пакет “управление/данные” (англ. Data/Соmmand Frame);

- пакет “маркер” (англ. Token);

- пакет “сброса” (англ. Abort).

Пакет “Управление/Данные”. С помощью такого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети.

Пакет “Маркер”. Станция может начать передачу данных только после получения такого пакета, В одном кольце может быть только один маркер и, соответственно, только одна станция с правом передачи данных.

Пакет “Сброса”. Посылка такого пакета называет прекращение любых передач.

В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.

Локальная сеть ArcNet  (англ. Attached Resource Computer Network) – простая, недорогая, надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети разработана корпорацией Datapoint в 1977 году. Впоследствии лицензию на ArcNet приобрела корпорация SMC (англ. Standard Microsystems Corporation), которая стала основным разработчиком и производителем оборудования для сетей ArcNet. В качестве передающей среды используются витая пара, коаксиальный кабель (RG–62) с волновым сопротивлением 93 Ом и оптоволоконный кабель. Скорость передачи данных – 2,5 Мбит/с, существует также расширенная версия – ArcNetplus – поддерживает передачу данных со скоростью 20 Мбит/с. При подключении устройств в ArcNet применяют топологии шина и звезда. Метод управления доступом станций к передающей среде – маркерная шина (англ. Token Bus).

Этот метод предусматривает следующие правила:

- все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные только получив разрешение на передачу (маркер);

- в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом;

- данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Основные принципы работы. Передача каждого байта в ArcNet выполняется специальной посылкой ISU (англ. Information Symbol Unit – единица передачи информации), состоящей из трех служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого пакета передается начальный разделитель АВ (англ. Alert Burst), который состоит из шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции преамбулы пакета.

В ArcNet определены 5 типов пакетов:

- пакет ITT (англ. Information to Transmit) – приглашение к передаче. Эта посылка передает управление от одного узла сети к другому. Станция, принявшая этот пакет, получает право на передачу данных;

- пакет FBE (англ. Free Buffer Enquiries) – запрос о готовности к приему данных. Этим пакетом проверяется готовность узла к приему данных;

- пакет данных. С помощью этой посылки производиться передача данных;

- пакет АСК (англ. ACKnowledgments) – подтверждение приема. Подтверждение готовности к приему данных или подтверждение приема пакета данных без ошибок, т.е. в ответ на FBE и пакет данных;

Пакет NAK (англ.Negative AcKnowledgments) – неготовность к приему. Неготовность узла к приему данных (ответ на FBE) или принят пакет с ошибкой.

В сети ArcNet можно использовать две топологии: “звезда” и “шина”.

Локальная сеть Ethernet. Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet институтом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3.

Различия  между  ними  незначительные.  На  логическом  уровне  в  Ethernet

применяется топология шина.

Основные принципы работы:

- все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция может начать передачу в любой момент времени (если передающая среда свободна);

- данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Локальная сеть FDDI (Fiber Distributed Data Interface)  – локальная сеть c сетевой архитектурой высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи – 100 Мбит/сек. Топология – двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное количество станций в сети – 1000. Очень высокая стоимость оборудования.

Локальная сеть АТМ (Asynchronous Transfer Mode) – локальная сеть с дорогой архитектурой обеспечивает передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи до 2,5 Гбит/сек. Линии связи оптические.

Основные характеристики сетей по методам передачи информации представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Основные характеристики сетей по методам передачи информации