Локальные вычислительные сети ЛВС представляют собой совместное подключение узлов сети к единому каналу передачи данных с помощью средств коммуникации, т.е. кабельных систем (либо беспроводной технологии WiFi). Основными составляющими ЛВС являются СКС, серверные системы, активное сетевое оборудование, системы хранения и резервирования данных, программное обеспечение.

Структурированная кабельная система СКС представляет собой иерархическую кабельную систему здания или группы зданий, разделенную на структурные подсистемы. Она состоит из коммутационных панелей, медных и оптических кабелей, соединительных шнуров, кабельных разъемов, информационных розеток и дополнительного оборудования. Все элементы интегрируются в единую систему. СКС создается в соответствии с принципом открытой архитектуры и на основе соответствующих стандартов и подразумевает введение в состав кабельной системы дополнительных рабочих мест. Количество рабочих мест определяется площадями и топологией рабочих помещений

СКС , или структурированная кабельная система, представляет собой законченную совокупность проводов и коммутационных приборов, позволяющих свести воедино информационные сервисы различного назначения. Для лучшего понимания можно привести простой пример. Часто различное оборудование в одном здании объединяется в отдельные кабельные системы.

Компьютеры и факсы связаны между собой одним кабелем, телефоны – другим, сигнализация – третьим. Для каждой из систем предусмотрены свои розетки и провода, которые обслуживаются отдельными специализированными бригадами.

Такое обустройство офисов вызывает некоторые неудобства, особенно при поломках, когда необходимая бригада мастеров отсутствует на месте. В случае оснащения здания СКС подобных проблем не возникает, поскольку все провода и розетки в здании являются однотипными, то есть совершенно неважно, в какую розетку включать телефон, а в какую компьютер или видеокамеру.

Другими словами, СКС – это универсальная кабельная сеть, обеспечивающая совместное использование всего оборудования.
Основное назначение СКС – это создание гибкой информационной инфраструктуры, которая не зависит от конечных носителей и охватывает предприятие целиком, соединяя между собой все точки средств передачи данных. Как правило, СКС имеет единый коммутационный центр, к которому сходятся все магистральные подсистемы с разных этажей.

В состав структурированной системы входят кабели, розетки, коммутационные шнуры и панели, помогающие надежно управлять всей кабельной системой здания, обеспечивать гибкость и простоту работы всего оборудования.

ЛВС

ЛВС , или локальная вычислительная сеть, является одним из элементов СКС и объединяет между собой все компьютерные системы офиса. Простым языком, она представляет собой группу персональных компьютеров и периферийного оборудования, позволяющую решать информационные задачи предприятия и обмениваться данными.

Ее установка позволяет сотрудникам офиса передавать друг другу электронные документы, графики, таблицы и другую необходимую информацию без использования съемных носителей.

Обычно локальная сеть покрывает небольшое пространство (офис, жилой дом, учебное заведение), хотя иногда ее устанавливают и в глобальных масштабах. К примеру, орбитальные центры и космические станции тоже являются ЛВС.

Компьютеры могут объединяться между собой различными способами, но чаще всего локальные сети строятся на технологиях Wi-Fi либо Ethernet. Ранее на предприятиях широко использовались и другие протоколы, но сейчас они встречаются всё реже.

Установка ЛВС обусловлена, в первую очередь, необходимостью совместного использования ресурсов в пределах одного офиса. К ресурсам относятся не только компьютеры, но и модемы, принтеры, сканеры, жесткие диски и любые другие устройства, подключаемые к ПК.

При монтаже локальной сети сотрудники получают возможность интерактивно соединяться друг с другом для передачи и приема сообщений по электронной почте, получать доступ к централизованно установленным программам, а также отказаться от отдельных накопителей информации на каждом рабочем месте.

Различие СКС и ЛВС

Основное отличие СКС от локальной вычислительной сети (ЛВС) - независимость СКС от приложений, используемых позднее, что позволяет ей регулировать широкий диапазон подключаемых систем. Исходя из этого, ЛВС в современных условиях организовывается на основе СКС и входит в нее как отдельно взятая компьютерная сеть, объединяющая телефоны, компьютеры, принтеры и прочее периферийное оборудование.

Локально-вычислительные кабельные сети способны выполнять следующие задачи:

Обеспечение одновременного доступа к базам данных, сети Интернет и различным программам всем сотрудникам организации;

Обеспечение доступа к определенной информации конкретному отделу организации. Данная возможность обусловлена сложной структурой крупных компаний, где доступ к конфиденциальным данным разрешен только для соответствующих людей и подразделений;

Возможность удаленной работы, не находясь на рабочем месте.
Грамотная настройка ЛВС обеспечивает надежную, оперативную и производительную работу сети на протяжении долгого времени. Это ответственное мероприятие должно проводиться квалифицированными специалистами, ведь от качества выполнения настройки зависит продуктивная работа всех сотрудников организации.

Структурированные кабельные системы являются неотъемлемым элементом жизнеобеспечения любого предприятия. Без них не обходится ни одна организация, так как основная связь между сотрудниками и внешней средой осуществляется посредством электронной почты, джабберов и социальных сетей.

На базе современных СКС возможно создание такой телекоммуникационной инфраструктуры, посредством которой можно обмениваться не только данными, но и аудио и видеофайлами.

СКС объединяет в себе следующие элементы:

Внутренние компьютерные и телефонные сети;

Технологические приборы;

Системы видеосвязи и видеоконференций;

Системы охранного и промышленного видеонаблюдения.

При проектировании СКС необходимо предусмотреть запас подключений для того, чтобы обеспечить ее бесперебойную работу даже при возникновении аварийных и внештатных ситуаций.
ЛВС относится к той категории компьютерных сетей, которые объединяют компьютеры, расположенные в ограниченном пространстве.

Монтаж кабельной системы производится в полном соответствии с принятыми стандартами в этой области (международным и национальным). Создаются этажные и центральный коммутационные центры. Кабельная сеть этажа связывает в общую систему рабочие места, объединяет точки информационных ресурсов (телефоны, видеонаблюдение, компьютерная сеть и пр.), позволяет производить администрирование, вносить изменения в существующие конфигурации. Рабочие места связываются с коммутационным узлом этажа с помощью горизонтальных кабельных линий. При помощи вертикальных кабельных линий все этажные коммутационные узлы связываются с коммутационным центром здания. Здесь же происходит подключение к внешним магистралям глобальных информационных ресурсов (интернет, телефония и пр.). В том случае, если требуется создать СКС для группы зданий, строится магистральная подсистема, объединяющая все кабельные системы зданий. Материалом для построения магистралей могут служить: медный кабель, оптоволокно или их комбинации.

Монтаж оптоволокна производится на основе сварки оптических волокон кабеля. Это технология неразъемного сращивания оптических волокон, основанная на расплавлении их концов электрической дугой с последующим сведением и слияниям. Обеспечивает наилучшие характеристики соединения по вносимым потерям и стабильности, однако требует использования высокотехнологического и дорогостоящего оборудования.

Мы занимаемся монтажом и техническим обслуживанием кабельных систем на профессиональном уровне, а также поставкой оборудования. Сюда входит:

• проектирование СКС и ЛВС;
• утверждение техпроекта заказчиком;
• доставка оборудования и материалов на место монтажа;
• монтаж и отладка СКС и ЛВС;
• технические консультации;
• регулярное техническое сопровождение кабельных систем.

Большие объемы конфиденциальной информации, передаваемые и хранящиеся в единой ЛВС(СКС) предприятия, требуют высокого профессионализма при их монтаже и обслуживании.

197110, г. Санкт-Петербург, Малый проспект ПС, д.4

+7 (812) 235-17-75, 235-67-14, E-mail: [email protected] www.apc.simetaplus.ru

В чем ее отличие СКС от Локальных Вычислительных Сетей (ЛВС)?

ЛВС – это компьютерная сеть, построенная исходя из требований одной технологии, которая будет использоваться в данной сети, чаще всего это Ethernet и охватывает она только компьютеры. Основным отличием СКС от ЛВС является ее независимость от приложений, которые будут использоваться впоследствии, что позволяет ей поддерживать широкий диапазон приложений.

СКС – это более широкое понятие чем ЛВС, поскольку охватывает передачу информации широкого круга задач, таких как передача речи, данных и видеоизображений, позволяя тем самым интегрировать в единую информационную структуру компьютерную и телефонную сеть, средства пожарной и охранной сигнализации, видеонаблюдения, телевидения, радио и т.п. Правильно построенная СКС является надежной и гибкой структурой, обладающей развитыми средствами по ее управлению, мониторингу и расширению.

СКС позволяют быстро и легко изменять конфигурацию кабельной системы, не меняя ее капитальной основы.

Преимущества структурированных кабельных систем над обычными:

• для передачи данных, голоса и видеосигнала используется единая кабельная система (среда передачи);
• длительный срок эксплуатации, оправдывающий капиталовложения;
• модульность и возможность изменения конфигурации и наращивания без замены всей существующей сети;
• допускают одновременное использование нескольких различных сетевых протоколов;
• не зависят от изменений технологий и поставщика оборудования;
• используют стандартные компоненты и материалы (медный неэкранированный и экранированный витой кабель, оптоволоконный кабель);
• допускают управление и администрирование минимальным количеством обслуживающего персонала;
• позволяют комбинировать в одной сети волоконно-оптический и медный кабель.
• снижение стоимости и времени установки систем, так как прокладка всей кабельной инфраструктуры может производиться одной, а не несколькими фирмами.

Проектирование и инсталляция СКС выполняются в соответствии с международным стандартом ISO/IEC 11801. В департаменте внедряется система управления качеством для сертификации на соответствие государственному стандарту ДСТУ ISO 9001-2001.

Работы выполняются с использованием высококачественных компонентов AMP, R&M. Выполняется 100% тестирование и сертификация сдаваемых объектов с предоставлением компонентной или системной гарантии от производителей пассивного оборудования (15-25 лет).

По традиции первой в дом запускают кошку. Для организаций роль «кошки» подчас играет локальная вычислительная сеть. Без неё редкая компания начнет работу в новом офисе.

Монтаж ЛВС (Локальная вычислительная сеть, или LAN, то есть Local Area Network – необходимое условие для эффективной работы современной компании, в которой не обойтись без компьютеров и других электронных устройств.

Но что такое ЛВС? Белый шнур, который проходит вдоль стен и вставляется в компьютер? Возможно, Вы удивитесь, узнав, как много включается в понятие локальной сети.

Что такое локальная вычислительная сеть?

ЛВС – это совокупность программных и аппаратных средств для объединения компьютеров в единую систему хранения и обработки информации. Если проще, то локальная сеть – это все: компьютеры, модемы, серверы, маршрутизаторы, коммутаторы и другое оборудование. Это с одной стороны. С другой – операционные системы и сетевые протоколы.

Слово «локальная» в названии ЛВС указывает на размеры сети. Обычно она служит для того, чтобы объединить один офис или здание. Реже – несколько домов.

Расстояние между компьютерами в локальной сети не должно превышать 100 метров. Это связано с тем, что электрический сигнал не может преодолеть по кабелю большие расстояния. С этим ограничением можно бороться. Для этого между компьютерами ставится активное сетевое оборудование.

Для чего нужна ЛВС?

Вот основным задачи, которые решаются благодаря локальной вычислительной сети:

• Общий доступ в Интернет . Благодаря монтажу локальной сети в офисе можно без особых затрат организовать подключение к Интернет каждого сотрудника.
• Коммуникативная . Благодаря локальной сети можно настроить почтовый сервер и организовать почтовый сервер или установить программу обмена мгновенными сообщениями.
• Совместная работа . Сотрудники могут совместно трудиться над документами на сервере, не создавая дубликатов или печатных копий. Работа идет значительно быстрее и организованнее.
• Общий доступ к принтерам, копирам и сканерам. Вы можете существенно сэкономить на стоимости расходных материалов, приобретя сетевой принтер или сканер.
• Сеть открывает огромные перспективы для организации делопроизводства. Например, Вы можете использовать Корпоративную информационную систему (КИС).

Нет, это далеко не все возможности сети, но перечисленного достаточно, чтобы понять, каким мощным инструментом может стать хорошо спланированная и настроенная локальная сеть.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС, LAN - Local Area Network) — это совокупность аппаратного и программного обеспечения, позволяющего объединить компьютеры в единую распределенную систему обработки и хранения информации. Все сервисы и дополнительные устройства также важны, но они не заработают в отсутствии грамотно спроектированной и смонтировано локальной сети. К аппаратному обеспечению можно отнести компьютеры, с установленными на них сетевыми адаптерами, повторители, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы и др., соединенные между собой сетевыми кабелями. К программному обеспечению можно отнести сетевые операционные системы и протоколы передачи информации. Расстояние между компьютерами объединяемыми в ЛВС обычно не превышает нескольких километров, что связано с затуханием электрического сигнала в кабелях. Технология виртуальных частных сетей (VPN - Virtual Private Network) позволяет через Internet или линии телефонной связи объединять в единую ЛВС несколько ЛВС, разнесенных на тысячи километров.

Основные возможности локальных (компьютерных) сетей:

• Передача файлов. Во-первых, экономится бумага и чернила принтера. Во-вторых, электрический сигнал по кабелю из отдела в отдел движется гораздо быстрее, чем любой сотрудник с документом.
• Совместное использование файлов данных и программ. Теперь нет необходимости дублировать данные на каждом компьютере. В случае если данные бухгалтерии одновременно нужны руководству и планово-экономическому отделу, нет необходимости отнимать время и нервы у бухгалтера, отвлекая его от калькуляции себестоимости каждые три секунды. Сеть позволяет пользователям работать с программой одновременно и видеть данные, вносимые друг другом.
• Совместное использование принтеров и другого оборудования. Значительно экономятся средства на приобретение и ремонт техники, т.к. нет никакой необходимости устанавливать принтер у каждого компьютера, достаточно установить сетевой принтер.
• Электронная почта и системы обмена мгновенными сообщениями. Помимо экономии бумаги и оперативности доставки, исключается проблемы типа "Был, но только что вышел. Зайдите (подождите) через полчаса", "Мне не передали". Когда бы занятый товарищ ни вернулся, письмо будет ждать его.
• Координация совместной работы. При совместном решении задач, каждый может оставаться на рабочем месте, но работать "в команде". Для менеджера проекта значительно упрощается задача контроля и координирования действий, т.к. сеть создает единое, легко наблюдаемое виртуальное пространство с большой скоростью взаимодействия территориально разнесенных участников.
• Упорядочивание делопроизводства, контроль доступа к информации, защита информации: Чем меньше потенциальных возможностей потерять (забыть, положить не в ту папку) документ, тем меньше таких случаев будет. В любом случае, гораздо легче найти документ на сервере (автоматический поиск, всегда известно авторство документа), чем в груде бумаг на столе. Сеть также позволяет проводить единую политику безопасности на предприятии, меньше полагаясь на сознательность сотрудников: всегда можно четко определить права доступа к документам и протоколировать все действия сотрудников.

В последнее время большое распространение получили т.н. беспроводные сети, основанные на передаче информации по защищенным радиоканалам. Такого рода оборудование используется там, где нет возможности проложить кабель, для соединения отдельно стоящих зданий, для подключения с мобильных и карманных компьютеров и т.п. Смешанные системы (одновременное использование в ЛВС кабельных и беспроводных технологий) - наиболее перспективный вариант построения локальных сетей предприятия.

Покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

Здесь же следует упомянуть о таких важнейших понятиях, как абонент, сервер, клиент.

Абонент (узел, хост, станция) - это устройство, подключенное к сети и активно участвующее в информационном обмене. Чаще всего абонентом (узлом) сети является компьютер, но абонентом также может быть, например, сетевой принтер или другое периферийное устройство, имеющее возможность напрямую подключаться к сети. Далее в курсе вместо термина "абонент" для простоты будет использоваться термин "компьютер".

Сервером называется абонент (узел) сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует их ресурсы. Таким образом, он обслуживает сеть. Серверов в сети может быть несколько, и совсем не обязательно, что сервер - самый мощный компьютер. Выделенный (dedicated) сервер - это сервер, занимающийся только сетевыми задачами. Невыделенный сервер может помимо обслуживания сети выполнять и другие задачи. Специфический тип сервера - это сетевой принтер.

Клиентом называется абонент сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает, то есть сеть его обслуживает, а он ей только пользуется. Компьютер-клиент также часто называют рабочей станцией. В принципе каждый компьютер может быть одновременно как клиентом, так и сервером. Под сервером и клиентом часто понимают также не сами компьютеры, а работающие на них программные приложения. В этом случае то приложение, которое только отдает ресурс в сеть, является сервером, а то приложение, которое только пользуется сетевыми ресурсами - клиентом.

Задачи ЛС

Локальные сети позволяют отдельным пользователям легко и быстро взаимодействовать друг с другом. Вот лишь некоторые задачи, которые позволяет выполнять ЛС:

• совместная работа с документами;
• упрощение документооборота: вы получаете возможность просматривать, корректировать и комментировать документы не покидая своего рабочего места, не организовывая собраний и совещаний, отнимающих много времени;
• сохранение и архивирование своей работы на сервере, чтобы не использовать ценное пространство на жестком диске ПК;
• простой доступ к приложениям на сервере;
• облегчение совместного использования в организациях дорогостоящих ресурсов, таких как принтеры, накопители CD-ROM, жесткие диски и приложения (например, текстовые процессоры или программное обеспечение баз данных);

Компоненты локальной сети

Базовые компоненты и технологии, связанные с архитектурой локальных сетей, могут включать в себя:

Аппаратное обеспечение:

• Кабели;
• Серверы;
• Сетевые интерфейсные платы (NIC, Network Interface Card);
• Концентраторы;
• Серверы удаленного доступа;

Программное обеспечение:

• Сетевое ПО управления

Немного истории компьютерной связи

Связь на небольшие расстояния в компьютерной технике существовала еще задолго до появления первых персональных компьютеров.

К большим компьютерам (mainframes), присоединялись многочисленные терминалы (или "интеллектуальные дисплеи"). Правда, интеллекта в этих терминалах было очень мало, практически никакой обработки информации они не делали, и основная цель организации связи состояла в том, чтобы разделить интеллект ("машинное время") большого мощного и дорогого компьютера между пользователями, работающими за этими терминалами. Это называлось режимом разделения времени, так как большой компьютер последовательно во времени решал задачи множества пользователей. В данном случае достигалось совместное использование самых дорогих в то время ресурсов - вычислительных (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Подключение терминалов к центральному компьютеру

Затем были созданы микропроцессоры и первые микрокомпьютеры. Появилась возможность разместить компьютер на столе у каждого пользователя, так как вычислительные, интеллектуальные ресурсы подешевели. Но зато все остальные ресурсы оставались еще довольно дорогими. А что значит голый интеллект без средств хранения информации и ее документирования? Не будешь же каждый раз после включения питания заново набирать выполняемую программу или хранить ее в маловместительной постоянной памяти. На помощь снова пришли средства связи. Объединив несколько микрокомпьютеров, можно было организовать совместное использование ими компьютерной периферии (магнитных дисков, магнитной ленты, принтеров). При этом вся обработка информации проводилась на месте, но ее результаты передавались на централизованные ресурсы. Здесь опять же совместно использовалось самое дорогое, что есть в системе, но уже совершенно по-новому. Такой режим получил название режима обратного разделения времени (рис. 1.2). Как и в первом случае, средства связи снижали стоимость компьютерной системы в целом.

Рис. 1.2. Объединение в сеть первых микрокомпьютеров

Затем появились персональные компьютеры, которые отличались от первых микрокомпьютеров тем, что имели полный комплект достаточно развитой для полностью автономной работы периферии: магнитные диски, принтеры, не говоря уже о более совершенных средствах интерфейса пользователя (мониторы, клавиатуры, мыши и т.д.). Периферия подешевела и стала по цене вполне сравнимой с компьютером. Казалось бы, зачем теперь соединять персональные компьютеры (рис. 1.3)? Что им разделять, когда и так уже все разделено и находится на столе у каждого пользователя? Интеллекта на месте хватает, периферии тоже. Что же может дать сеть в этом случае?

Рис. 1.3. Объединение в сеть персональных компьютеров

Самое главное - это опять же совместное использование ресурса. То самое обратное разделение времени, но уже на принципиально другом уровне. Здесь уже оно применяется не для снижения стоимости системы, а с целью более эффективного использования ресурсов, имеющихся в распоряжении компьютеров. Например, сеть позволяет объединить объем дисков всех компьютеров, обеспечив доступ каждого из них к дискам всех остальных как к собственным.

Но нагляднее всего преимущества сети проявляются в том случае, когда все пользователи активно работают с единой базой данных, запрашивая информацию из нее и занося в нее новую (например, в банке, в магазине, на складе). Никакими дискетами тут уже не обойдешься: пришлось бы целыми днями переносить данные с каждого компьютера на все остальные, содержать целый штат курьеров. А с сетью все очень просто: любые изменения данных, произведенные с любого компьютера, тут же становятся видными и доступными всем. В этом случае особой обработки на месте обычно не требуется, и в принципе можно было бы обойтись более дешевыми терминалами (вернуться к первой рассмотренной ситуации), но персональные компьютеры имеют несравнимо более удобный интерфейс пользователя, облегчающий работу персонала. К тому же возможность сложной обработки информации на месте часто может заметно уменьшить объем передаваемых данных.

Рис. 1.4. Использование локальной сети для организации совместной работы компьютеров

Без сети также невозможно обойтись в том случае, когда необходимо обеспечить согласованную работу нескольких компьютеров. Эта ситуация чаще всего встречается, когда эти компьютеры используются не для вычислений и работы с базами данных, а в задачах управления, измерения, контроля, там, где компьютер сопрягается с теми или иными внешними устройствами (рис. 1.4). Примерами могут служить различные производственные технологические системы, а также системы управления научными установками и комплексами. Здесь сеть позволяет синхронизировать действия компьютеров, распараллелить и соответственно ускорить процесс обработки данных, то есть сложить уже не только периферийные ресурсы, но и интеллектуальную мощь.

Именно указанные преимущества локальных сетей и обеспечивают их популярность и все более широкое применение, несмотря на все неудобства, связанные с их установкой и эксплуатацией.

Топология локальных сетей

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по собственному пути.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. И хотя выбирать топологию пользователю сети приходится нечасто, знать об особенностях основных топологий, их достоинствах и недостатках надо.

Факторы , влияющие на физическую работоспособность сети и непосредственно связанные с понятием топология.

1)Исправность компьютеров (абонентов) , подключенных к сети. В некоторых случаях поломка абонента может заблокировать работу всей сети. Иногда неисправность абонента не влияет на работу сети в целом, не мешает остальным абонентам обмениваться информацией.

2)Исправность сетевого оборудования , то есть технических средств, непосредственно подключенных к сети (адаптеры, трансиверы, разъемы и т.д.). Выход из строя сетевого оборудования одного из абонентов может сказаться на всей сети, но может нарушить обмен только с одним абонентом.

3)Целостность кабеля сети . При обрыве кабеля сети (например, из-за механических воздействий) может нарушиться обмен информацией во всей сети или в одной из ее частей. Для электрических кабелей столь же критично короткое замыкание в кабеле.

4)Ограничение длины кабеля , связанное с затуханием распространяющегося по нему сигнала. Как известно, в любой среде при распространении сигнал ослабляется (затухает). И чем большее расстояние проходит сигнал, тем больше он затухает (рис. 1.8). Необходимо следить, чтобы длина кабеля сети не была больше предельной длины Lпр, при превышении которой затухание становится уже неприемлемым (принимающий абонент не распознает ослабевший сигнал).

Рис. 1.8. Затухание сигнала при распространении по сети

Существует три базовые топологии сети:

Шина (bus) - все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Сетевая топология шина

Топология шина (или, как ее еще называют, общая шина) самой своей структурой предполагает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов по доступу к сети. Компьютеры в шине могут передавать информацию только по очереди, так как линия связи в данном случае единственная. Если несколько компьютеров будут передавать информацию одновременно, она исказится в результате наложения (конфликта, коллизии). В шине всегда реализуется режим так называемого полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно).

В топологии шина отсутствует явно выраженный центральный абонент, через который передается вся информация, это увеличивает ее надежность (ведь при отказе центра перестает функционировать вся управляемая им система). Добавление новых абонентов в шину довольно просто и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании шины требуется минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другими топологиями.

Поскольку центральный абонент отсутствует, разрешение возможных конфликтов в данном случае ложится на сетевое оборудование каждого отдельного абонента. В связи с этим сетевая аппаратура при топологии шина сложнее, чем при других топологиях. Тем не менее из-за широкого распространения сетей с топологией шина (прежде всего наиболее популярной сети Ethernet) стоимость сетевого оборудования не слишком высока.

Рис. 1.9. Обрыв кабеля в сети с топологией шина

Важное преимущество шины состоит в том, что при отказе любого из компьютеров сети, исправные машины смогут нормально продолжать обмен.

Казалось бы, при обрыве кабеля получаются две вполне работоспособные шины (рис. 1.9). Однако надо учитывать, что из-за особенностей распространения электрических сигналов по длинным линиям связи необходимо предусматривать включение на концах шины специальных согласующих устройств, терминаторов, показанных на рис. 1.5 и 1.9 в виде прямоугольников. Без включения терминаторов сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной. В случае разрыва или повреждения кабеля нарушается согласование линии связи, и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались соединенными между собой. Короткое замыкание в любой точке кабеля шины выводит из строя всю сеть.

Отказ сетевого оборудования любого абонента в шине может вывести из строя всю сеть. К тому же такой отказ довольно трудно локализовать, поскольку все абоненты включены параллельно, и понять, какой из них вышел из строя, невозможно.

При прохождении по линии связи сети с топологией шина информационные сигналы ослабляются и никак не восстанавливаются, что накладывает жесткие ограничения на суммарную длину линий связи. Причем каждый абонент может получать из сети сигналы разного уровня в зависимости от расстояния до передающего абонента. Это предъявляет дополнительные требования к приемным узлам сетевого оборудования.

Если принять, что сигнал в кабеле сети ослабляется до предельно допустимого уровня на длине Lпр, то полная длина шины не может превышать величины Lпр. В этом смысле шина обеспечивает наименьшую длину по сравнению с другими базовыми топологиями.

Для увеличения длины сети с топологией шина часто используют несколько сегментов (частей сети, каждый из которых представляет собой шину), соединенных между собой с помощью специальных усилителей и восстановителей сигналов - репитеров или повторителей (на рис. 1.10 показано соединение двух сегментов, предельная длина сети в этом случае возрастает до 2 Lпр, так как каждый из сегментов может быть длиной Lпр). Однако такое наращивание длины сети не может продолжаться бесконечно. Ограничения на длину связаны с конечной скоростью распространения сигналов по линиям связи.

Рис. 1.10. Соединение сегментов сети типа шина с помощью репитера

Звезда (star) - к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи (рис. 1.6). Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального - одному или нескольким периферийным.

Рис. 1.6. Сетевая топология звезда

Звезда - это единственная топология сети с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты. Обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который ложится большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он, как правило, заниматься не может. Понятно, что сетевое оборудование центрального абонента должно быть существенно более сложным, чем оборудование периферийных абонентов. О равноправии всех абонентов (как в шине) в данном случае говорить не приходится. Обычно центральный компьютер самый мощный, именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе невозможны, так как управление полностью централизовано.

Если говорить об устойчивости звезды к отказам компьютеров, то выход из строя периферийного компьютера или его сетевого оборудования никак не отражается на функционировании оставшейся части сети, зато любой отказ центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной. В связи с этим должны приниматься специальные меры по повышению надежности центрального компьютера и его сетевой аппаратуры.

Обрыв кабеля или короткое замыкание в нем при топологии звезда нарушает обмен только с одним компьютером, а все остальные компьютеры могут нормально продолжать работу.

В отличие от шины, в звезде на каждой линии связи находятся только два абонента: центральный и один из периферийных. Чаще всего для их соединения используется две линии связи, каждая из которых передает информацию в одном направлении, то есть на каждой линии связи имеется только один приемник и один передатчик. Это так называемая передача точка-точка. Все это существенно упрощает сетевое оборудование по сравнению с шиной и избавляет от необходимости применения дополнительных, внешних терминаторов.

Проблема затухания сигналов в линии связи также решается в звезде проще, чем в случае шины, ведь каждый приемник всегда получает сигнал одного уровня. Предельная длина сети с топологией звезда может быть вдвое больше, чем в шине (то есть 2 Lпр), так как каждый из кабелей, соединяющий центр с периферийным абонентом, может иметь длину Lпр.

Серьезный недостаток топологии звезда состоит в жестком ограничении количества абонентов. Обычно центральный абонент может обслуживать не более 8-16 периферийных абонентов. В этих пределах подключение новых абонентов довольно просто, но за ними оно просто невозможно. В звезде допустимо подключение вместо периферийного еще одного центрального абонента (в результате получается топология из нескольких соединенных между собой звезд).

Звезда, показанная на рис. 1.6, носит название активной или истинной звезды. Существует также топология, называемая пассивной звездой, которая только внешне похожа на звезду (рис. 1.11). В настоящее время она распространена гораздо более широко, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в наиболее популярной сегодня сети Ethernet.

В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а специальное устройство - концентратор или, как его еще называют, хаб (hub), которое выполняет ту же функцию, что и репитер, то есть восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их во все другие линии связи.

Рис. 1.11. Топология пассивная звезда и ее эквивалентная схема

Получается, что хотя схема прокладки кабелей подобна истинной или активной звезде, фактически речь идет о шинной топологии, так как информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам, а никакого центрального абонента не существует. Безусловно, пассивная звезда дороже обычной шины, так как в этом случае требуется еще и концентратор. Однако она предоставляет целый ряд дополнительных возможностей, связанных с преимуществами звезды, в частности, упрощает обслуживание и ремонт сети. Именно поэтому в последнее время пассивная звезда все больше вытесняет истинную звезду, которая считается малоперспективной топологией.

Можно выделить также промежуточный тип топологии между активной и пассивной звездой. В этом случае концентратор не только ретранслирует поступающие на него сигналы, но и производит управление обменом, однако сам в обмене не участвует (так сделано в сети 100VG-AnyLAN).

Большое достоинство звезды (как активной, так и пассивной) состоит в том, что все точки подключения собраны в одном месте. Это позволяет легко контролировать работу сети, локализовать неисправности путем простого отключения от центра тех или иных абонентов (что невозможно, например, в случае шинной топологии), а также ограничивать доступ посторонних лиц к жизненно важным для сети точкам подключения. К периферийному абоненту в случае звезды может подходить как один кабель (по которому идет передача в обоих направлениях), так и два (каждый кабель передает в одном из двух встречных направлений), причем последнее встречается гораздо чаще.

Общим недостатком для всех топологий типа звезда (как активной, так и пассивной) является значительно больший, чем при других топологиях, расход кабеля. Например, если компьютеры расположены в одну линию (как на рис. 1.5), то при выборе топологии звезда понадобится в несколько раз больше кабеля, чем при топологии шина. Это существенно влияет на стоимость сети в целом и заметно усложняет прокладку кабеля.

Кольцо (ring) - компьютеры последовательно объединены в кольцо. Передача информации в кольце всегда производится только в одном направлении. Каждый из компьютеров передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке за ним, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Сетевая топология кольцо

Кольцо - это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи с двумя другими: от одного он получает информацию, а другому передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник (связь типа точка-точка). Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.

Важная особенность кольца состоит в том, что каждый компьютер ретранслирует (восстанавливает, усиливает) приходящий к нему сигнал, то есть выступает в роли репитера. Затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Если предельная длина кабеля, ограниченная затуханием, составляет Lпр, то суммарная длина кольца может достигать NLпр, где N - количество компьютеров в кольце. Полный размер сети в пределе будет NLпр/2, так как кольцо придется сложить вдвое. На практике размеры кольцевых сетей достигают десятков километров (например, в сети FDDI). Кольцо в этом отношении существенно превосходит любые другие топологии.

Четко выделенного центра при кольцевой топологии нет, все компьютеры могут быть одинаковыми и равноправными. Однако довольно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует его. Понятно, что наличие такого единственного управляющего абонента снижает надежность сети, так как выход его из строя сразу же парализует весь обмен.

Строго говоря, компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Ведь один из них обязательно получает информацию от компьютера, ведущего передачу в данный момент, раньше, а другие - позже. Именно на этой особенности топологии и строятся методы управления обменом по сети, специально рассчитанные на кольцо. В таких методах право на следующую передачу (или, как еще говорят, на захват сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру. Подключение новых абонентов в кольцо выполняется достаточно просто, хотя и требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения. Как и в случае шины, максимальное количество абонентов в кольце может быть довольно велико (до тысячи и больше). Кольцевая топология обычно обладает высокой устойчивостью к перегрузкам, обеспечивает уверенную работу с большими потоками передаваемой по сети информации, так как в ней, как правило, нет конфликтов (в отличие от шины), а также отсутствует центральный абонент (в отличие от звезды), который может быть перегружен большими потоками информации.

Рис. 1.12. Сеть с двумя кольцами

Сигнал в кольце проходит последовательно через все компьютеры сети, поэтому выход из строя хотя бы одного из них (или же его сетевого оборудования) нарушает работу сети в целом. Это существенный недостаток кольца.

Точно так же обрыв или короткое замыкание в любом из кабелей кольца делает работу всей сети невозможной. Из трех рассмотренных топологий кольцо наиболее уязвимо к повреждениям кабеля, поэтому в случае топологии кольца обычно предусматривают прокладку двух (или более) параллельных линий связи, одна из которых находится в резерве.

Иногда сеть с топологией кольцо выполняется на основе двух параллельных кольцевых линий связи, передающих информацию в противоположных направлениях (рис. 1.12). Цель подобного решения - увеличение (в идеале - вдвое) скорости передачи информации по сети. К тому же при повреждении одного из кабелей сеть может работать с другим кабелем (правда, предельная скорость уменьшится).

В случае звездно-кольцевой (star-ring) топологии в кольцо объединяются не сами компьютеры, а специальные концентраторы (изображенные на рис. 1.16 в виде прямоугольников), к которым в свою очередь подключаются компьютеры с помощью звездообразных двойных линий связи. В действительности все компьютеры сети включаются в замкнутое кольцо, так как внутри концентраторов линии связи образуют замкнутый контур (как показано на рис. 1.16). Данная топология дает возможность комбинировать преимущества звездной и кольцевой топологий. Например, концентраторы позволяют собрать в одно место все точки подключения кабелей сети. Если говорить о распространении информации, данная топология равноценна классическому кольцу.

В заключение надо также сказать о сеточной топологии (mesh), при которой компьютеры связываются между собой не одной, а многими линиями связи, образующими сетку (рис. 1.17).

Рис. 1.17. Сеточная топология: полная (а) и частичная (б)

В полной сеточной топологии каждый компьютер напрямую связан со всеми остальными компьютерами. В этом случае при увеличении числа компьютеров резко возрастает количество линий связи. Кроме того, любое изменение в конфигурации сети требует внесения изменений в сетевую аппаратуру всех компьютеров, поэтому полная сеточная топология не получила широкого распространения.

Частичная сеточная топология предполагает прямые связи только для самых активных компьютеров, передающих максимальные объемы информации. Остальные компьютеры соединяются через промежуточные узлы. Сеточная топология позволяет выбирать маршрут для доставки информации от абонента к абоненту, обходя неисправные участки. С одной стороны, это увеличивает надежность сети, с другой же – требует существенного усложнения сетевой аппаратуры, которая должна выбирать маршрут.