Într-o rețea cu o topologie complet conectată, fiecare computer din rețea este conectat direct la fiecare computer din acea rețea (Figura 2).
Un exemplu de astfel de rețea este o rețea de topologie celulară (celulară).
Figura 2. Rețeaua topologică celulară.
Avantajele rețelelor celulare:
Fiabilitate ridicată datorită redundanței conexiunilor fizice.
Dezavantaje ale rețelelor celulare:
· Necesitatea pentru fiecare rețea de calculatoare are un număr mare de porturi de comunicare pentru conectarea la toate celelalte computere.
· Necesitatea de a aloca o legătură electrică separată pentru fiecare pereche de computere.
· Cele de mai sus determină costul ridicat al rețelei celulare.
· Complexitatea instalării și reconfigurarea adăugării sau eliminării nodurilor noi.
Majoritatea topologiilor de rețea au o structură incomplet conectată. Principalele tipuri de topologii incomplet conectate sunt: un autobuz, o stea, un inel și o topologie mixtă.
Topologia magistralei de rețea.
În rețelele cu o topologie de autobuz, fiecare computer de rețea este conectat la un cablu comun (Figura 3).
Figura 3. O rețea cu o topologie de magistrală
Avantajele topologiei magistralei:
- Cost redus.
- Simplitatea extinderii (simplitatea conectării nodurilor noi și conectarea a două subrețele cu ajutorul unui repetor).
Dezavantaje ale topologiei autobuzelor:
- Productivitate scăzută.
- Siguranță redusă (defecte frecvente la cabluri și conectori).
- Dificultățile de diagnosticare când cablurile se sparg sau conectorul eșuează.
- Orice defect al cablului sau al conectorului duce la inoperabilitatea întregii rețele.
Din toate cele de mai sus, se poate concluziona că topologia magistralei poate fi utilizată cu un număr mic de noduri în rețea și cu un grad scăzut de interacțiune între ele. În același timp, o astfel de rețea este caracterizată de un cost redus.
2.1.3 Topologia stelelor.
În rețelele de topologie stele, fiecare nod este conectat
un cablu separat pe un dispozitiv comun, numit un butuc (hub) (Figura 4). Concentratorul transferă date de la un computer la altul sau la toate celelalte computere din rețea.
Figura 4. Rețea de topologie stea.
Topologia stea vă permite să utilizați diferite tipuri de cabluri pentru a conecta calculatoarele. Prezența unui hub face de multe ori posibilitatea de a folosi simultan mai multe tipuri de cabluri.
Avantajele topologiei stea:
- Lățime de bandă mai mare decât topologia magistralei.
- Eroarea unui singur nod sau a mai multor noduri nu afectează performanța restului rețelei.
- Ușurința de a include noi noduri în rețea.
- Abilitatea de a utiliza comutatorul în loc de hub (pentru filtrarea traficului, precum și pentru monitorizarea rețelei).
- Posibilitatea utilizării mai multor tipuri de cabluri în aceeași rețea.
- Creați cu ușurință subrețele achiziționând un hub suplimentar, conectând aparatele la acesta și conectând hub-urile unul la celălalt.
Dezavantaje ale topologiei stea:
· Capacitate limitată de creștere a numărului de noduri din rețea (limitată de numărul de porturi ale hub-ului).
· Dependența rețelei de starea hub-ului.
· Consumul ridicat de cabluri (cablu separat pentru conectarea fiecărui calculator).
· Costuri mai mari în comparație cu topologia magistralei (costurile pentru hub și cablu).
Astfel, în clădirile (camerele) se recomandă amplasarea rețelelor de topologie a stelelor, în care, din fiecare calculator, este posibilă așezarea cablului în concentrator. Atunci când se planifică o astfel de rețea, o atenție deosebită ar trebui acordată alegerii unui hub.
În rețelele cu o topologie inelară (Figura 5), fiecare calculator
se conectează la un inel de cablu comun al rețelei, prin care se transmit date (într-o singură direcție).
Figura 5. Rețea cu topologie inelară.
Ca mediu de transfer de date, o "pereche torsadată" ecranată sau neecranată, precum și un cablu cu fibră optică este cea mai des utilizată pentru a construi o rețea de topologie inelară.
Pentru a rezolva problema coliziunilor (atunci când două sau mai multe computere încearcă simultan să transfere date) în rețele cu o topologie inelară, se aplică metoda de accesare a markerului. Un marcaj special de mesaje scurte circulă constant de-a lungul inelului. Înainte de a trimite date, calculatorul trebuie să aștepte jetonul, să atașeze informații despre date și servicii și să trimită acest mesaj la rețea.
În rețelele rapide, mai mulți markeri circulă de-a lungul inelului.
Există două tehnologii de rețea cele mai cunoscute bazate pe topologia inelului - tehnologia Token Ring și tehnologia FDDI.
Tehnologia rețelei este un set coerent de protocoale standard și software și hardware implementabile, suficiente pentru construirea unei rețele.
Tehnologia Token Ring a implementat metoda de acces token, descrisă mai sus.
În tehnologia FDDI sunt folosite două inele. În condiții normale de rețea, doar una dintre funcțiile soneriei, cea de-a doua permite menținerea operabilității rețelei în caz de defectare a nodului. Această rețea are viteză ridicată și toleranță extremă la erori.
Avantajele topologiei inelului:
· Nici o pierdere de semnal în timpul transmisiei (datorită releului).
· Nu apar coliziuni (datorită accesului la marcator).
· Toleranță ridicată la defecte (în tehnologia FDDI).
Dezavantaje ale topologiei inelului:
· Eșecul unui nod poate duce la inoperabilitatea întregii rețele (în tehnologia Token Ring).
· Adăugarea / eliminarea unui nod determină deconectarea rețelei.
Astfel, topologia inelului este potrivită pentru construirea unei rețele fiabile și / sau de mare viteză, o creștere semnificativă care nu este planificată sau improbabilă.
Apariția topologiilor mixte se datorează, ca regulă generală, necesității de creștere și modernizare a rețelei. Deseori, costul total al unei upgrade-uri treptate este semnificativ mai mare, iar rezultatele sunt mai mici decât atunci când se cheltuiesc cu înlocuirea globală a rețelelor învechite.
Rețelele de topologie mixtă (Figura 6) prezintă avantaje și dezavantaje, caracteristice topologiilor lor.
Figura 6. O rețea cu topologie mixtă
Mediul de comunicare
2. Mediu de transmitere 2.1 Date fizice poate fi un cablu, adică un set de conductoare, izolante și membrane de protecție și conectori, precum și atmosfera terestră sau spațiu prin care undele electromagnetice se propagă.
În funcție de mediul de comunicare, liniile de comunicații sunt împărțite în:
· Cablu (cupru și fibră optică);
· Canale radio pentru comunicațiile terestre și prin satelit.
2.2.3 Cablurile sunt un design destul de complex. Cablul constă din conductori izolați în mai multe straturi de izolație: electrice, electromagnetice, mecanice și, eventual, climatice. În plus, cablul poate fi echipat cu conectori care vă permit să efectuați rapid conectarea diverselor echipamente la acesta. În calculator rețele sunt folosite trei tipuri principale de cabluri: torsadat sârmă de cupru bazate pe cablu, cabluri coaxiale cu sârmă de cupru si cabluri de fibră optică.
O pereche de cabluri răsucite se numește pereche torsadată. torsadat există într-o formă de realizare ecranată (ecranată Twistedpair, STP), atunci când o pereche de fire de cupru înfășurat într-un scut izolator și un neecranat (Unshielded TwistedPair, UTP), atunci când ambalajul izolator este absent. Firele de răsucire reduc efectul de interferență externă asupra semnalelor utile transmise prin cablu. Cablul coaxial (coaxial) are o structură asimetrică și constă dintr-un miez intern de cupru și o panglică separată de vena printr-un strat de izolație. Există mai multe tipuri de cablu coaxial, caracteristici și domenii de aplicare - .. Pentru rețelele locale, rețelele de arie largă, TV prin cablu, etc. Cablul de fibră optică (opticalfiber) este format din subțiri (5-60 microni), fibre care sunt distribuite lumină semnale. Aceasta este calitatea cea mai bună de cablu - permite transmisia de date la viteze foarte mari (până la 10 Gbit / s și de mai sus) și, de asemenea, mai bine decât alte tipuri de medii de transmisie oferă protecție a datelor de la un amestec din afară.
2.2.4 Canalele radio pentru comunicațiile terestre și prin satelit sunt formate dintr-un transmițător și un receptor de unde radio. Există un număr mare de tipuri diferite de canale radio, care diferă atât în intervalul de frecvență utilizat, cât și în intervalul canalului. Variază de valuri scurt, mediu și lung, de asemenea, numite benzi de modulație de amplitudine (modulație în amplitudine, AM) tip sunt utilizate în metoda de modulare, oferă comunicare pe distanțe lungi, dar la o rată scăzută de date. De-a lungul canalelor de viteză sunt difuzate pe banda VHF, care sunt caracterizate prin modulație de frecvență (modulație de frecvență, FM), precum și game de frecvențe de microunde (microunde sau microunde). În domeniul cuptorului cu microunde (peste 4 GHz), semnalele nu mai sunt reflectate de ionosfera Pământului, iar pentru conexiunea stabilă este necesară o linie directă de vizibilitate între emițător și receptor. Prin urmare, astfel de frecvențe utilizează fie canale prin satelit, fie canale cu microunde unde această condiție este îndeplinită.
În rețelele de calculatoare se utilizează aproape toate tipurile de materiale fizice descrise, dar cele mai promițătoare sunt fibrele optice. Astăzi construiesc atât autostrăzi ale rețelelor teritoriale mari, cât și linii de mare viteză de comunicare a rețelelor locale. Un mediu popular este, de asemenea, o pereche răsucită, caracterizată printr-un raport excelent calitate / cost, precum și ușurința de instalare. Cu ajutorul unei perechi răsucite, conectați de obicei utilizatorii finali ai rețelelor la distanțe de până la 100 de metri de hub. Canalele prin satelit și comunicațiile radio sunt utilizate cel mai adesea atunci când conexiunile prin cablu nu pot fi utilizate - de exemplu, atunci când trec printr-o zonă slab populate sau pentru a comunica cu un utilizator de rețea mobilă, cum ar fi un șofer de camion, un medic ocolit etc.
Cablul folosit pentru a construi rețele de calculatoare este o construcție complexă, care constă, în general, din conductori, straturi izolatoare și ecranare. În rețelele moderne sunt utilizate trei tipuri de cabluri:
- cablu coaxial;
- perechea răsucite;
- cablu de fibră optică.
Cablul coaxial a fost primul tip de cablu utilizat pentru conectarea calculatoarelor la rețea. Cablul de acest tip (figura 7) constă dintr-un conductor de cupru central acoperit cu un material izolator din plastic, care, la rândul său, este înconjurat de un fir de cupru și / sau folie de aluminiu. Acest conductor extern asigură împământarea și protecția conductorului central de interferențe electromagnetice externe. La construirea rețelelor, se folosesc două tipuri de cabluri: Thicknet și Thinnet. Rețelele bazate pe cablu coaxial asigură o transmisie cu o viteză de până la 10 Mbit / s. Lungimea maximă a segmentului se situează în intervalul 185 - 500 m, în funcție de tipul de cablu.
Figura 7. Ansamblul cablu coaxial
Figura 8. Ansamblul cablului torsadat
Cablurile cu fibră optică reprezintă cea mai avansată tehnologie a cablului, oferind transmisii de date de mare viteză pe distanțe lungi, rezistente la interferențe și ascultare. Cablul cu fibră optică este alcătuit dintr-un conductor central de sticlă sau plastic, înconjurat de un strat de acoperire din sticlă sau din material plastic și un înveliș exterior de protecție (Figura 9). Transmiterea datelor se efectuează cu ajutorul unui emițător cu laser sau LED care trimite impulsuri luminoase unidirecționale printr-un conductor central. Semnalul de la celălalt capăt este recepționat de un receptor fotodiod care convertește impulsurile luminoase în semnale electrice care pot fi procesate de un calculator. Viteza de transmisie pentru rețelele cu fibră optică este în intervalul de la 100 Mb / s la 2 Gbit / s. Limita pe lungimea segmentului este de 2 km.
Figura 9. Dispozitivul de cablu de fibră optică.
Numărul total de rețele care utilizează protocolul Ethernet este în prezent estimat la 5 milioane, iar numărul de computere cu adaptoare Ethernet instalate este de 50 milioane.
Pe baza standardului Ethernet DIX, a fost elaborat standardul IEEE 802.3, care distinge între nivelele MAC (Media Access Control) și LLC (Logical Link Control), în Ethernet-ul original, ambele straturi fiind combinate într-un singur canal nivelul. Formatul cadrului diferă într-o oarecare măsură, deși dimensiunile minime și maxime ale cadrelor din aceste standarde sunt aceleași.
Pentru a transmite informații prin cablu, se utilizează o viteză de transfer de 10 Mbps pentru toate opțiunile de nivel fizic ale stratului Ethernet.
Metoda de acces CSMA / CD.
În rețelele Ethernet, se folosește o metodă de acces mediu, numită metoda accesului partajat cu identificarea transportatorului și detectarea coliziunilor.
Această metodă este utilizată exclusiv în rețele cu o magistrală logică comună. Toate computerele unei astfel de rețele au acces direct la magistrala comună, astfel încât acesta poate fi utilizat pentru a transfera date între oricare dintre cele două noduri ale rețelei. În același timp, toate computerele din rețea au capacitatea de a obține imediat (luând în considerare întârzierea propagării unui semnal pe un mediu fizic) posibilitatea de a obține date pe care orice calculator a început să le transmită la magistrala comună. Simplitatea schemei de conectare este unul dintre factorii care au determinat succesul standardului Ethernet. Se spune că cablul la care sunt conectate toate stațiile operează în modul de acces colectiv.
Etape de acces la mediu.
Pentru a putea transmite un cadru, stația trebuie să se asigure că mediul partajat este liber. Dacă mediul este liber, atunci nodul are dreptul să înceapă transmiterea cadrului.
După transferul cadrului, toate nodurile rețelei trebuie să reziste la pauza tehnologică (Inter Packet Gap) de 9,6 μs. Această pauză, numită și intervalul interfață, este necesară pentru a aduce adaptoarele de rețea la starea inițială și, de asemenea, pentru a preveni capturarea monopolistică a mediului cu o singură stație. După terminarea pauzei tehnologice, nodurile au dreptul să înceapă transmiterea cadrului, deoarece mediul este liber.
Prin abordarea descrisă, este posibil ca două stații să încerce simultan să transfere un cadru de date pe un mediu comun. Mecanismul mediului de ascultare și de pauza dintre fotografii nu garantează împotriva apariției unei astfel de situații în care două sau mai multe stații în același timp, decide că mediul este liber, și să înceapă să transfere materialul filmat. Se spune că, în acest caz o coliziune are loc (coliziune), deoarece atât conținutul cadrului cu care se confruntă cablul general, și există o denaturare a informațiilor - metodele utilizate în Ethernet de codificare, nu permit fiecare stație să aloce semnale din semnalul total de.
Pentru o coliziune, nu este necesar ca mai multe stații să înceapă să transmită absolut simultan, o astfel de situație este puțin probabilă. Mult mai probabil că acest conflict rezultă din faptul că un nod începe să transmită înaintea celuilalt, dar la al doilea nod al primelor semnale, pur și simplu nu au timp să meargă până la momentul când al doilea nod determină să înceapă să transmită cadrul său.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: