Схемы обмена информацией

В настоящее время концепция ЛВС хорошо разработана. Она основана на принципе организации ЛВС в виде сети Intranet, т.е. внутренней сети, построенной на основе тех же протоколов, программного обеспечения, средств доступа и защиты информации, что и глобальная сеть Internet.

Схема обмена данными в таких сетях называется множественным доступом с и обнаружением конфликтов – CSMA / CD ( Carrier Sense Multiply Access with Collision Detection ). Множественный доступ означает, что любое подключенное устройство может передавать информацию. Контроль несущей означает, что можно определить, занят канал или нет. Обнаружение конфликтов означает, что существует возможность узнать, перебиваете вы другую передачу или нет.

Схемы обмена информацией между ПК по ЛВС могут основываться на коммутации сообщений и коммутации пакетов. Коммутация сообщений предполагает, что пока все сообщение не будет передано по прямому каналу, он не освободится. Это удобно, когда сообщения имеют небольшие размеры, но неприемлемо при передаче больших объемов информации. Поэтому было предложено использовать способ коммутации пакетов. При этом длинные сообщения разбивают на части – пакеты и передают сообщения не целиком, а порциями, вставляя в промежутки пакеты других сообщений. На месте назначения сообщения вновь должны быть собраны из пакетов. Короткие сообщения в этом случае состоят из одного пакета.

В настоящее время почти все сети в мире являются сетями коммутации пакетов. Но способов обмена пакетами тоже немало.

 В настоящее время в основном различают следующие принципы организации информационного обмена:

Ø Установление виртуального соединения с подтверждением приема каждого пакета;

Ø Передача датаграмм.

При виртуальном соединении пункт приема информации уведомляет отправителя о правильном или неправильном приеме каждого пакета. Если какой-то пакет принят неправильно, отправитель повторяет его передачу. Так длится до тех пор, пока все сообщение не будет успешно передано. На время передачи пакета информации между двумя пунктами коммутируется канал, подобно каналу при телефонном разговоре. Виртуальным он называется потому, что обмен информацией даже в рамках передачи одного сообщения может идти по разным физическим путям.

Термин датаграмма означает короткое сообщение - пакет, который передается адресату без подтверждения о его получении. О получении всего сообщения целиком должна уведомить целевая программа.

Большинство сетевых приложений использует передачу данных по виртуальным каналам в силу большей надежности этого способа и упрощения разработки сетевых приложений.

Топология ЛВС – это конфигурация соединения элементов в ЛВС. Выделяют два класса конфигураций:

Ø широковещательные;

Ø последовательные.

Вшироковещательных конфигурациях каждый ПК передает сигналы, которые могут быть восприняты всеми ПК сети. К таким конфигурациям относятся:

ü Общая шина;

ü Дерево (соединение нескольких общих шин с помощью репитеров);

ü Звезда с пассивным центром.

Преимущество конфигураций этого класса – простота организации сети.

В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному ПК. К таким конфигурациям относятся:

ü Звезда с интеллектуальным центром;

ü Кольцо;

ü Иерархическое соединение;

ü Снежинка.

Основное достоинство – простота программного обслуживания соединения.

Для предотвращения наложения сигнала в передаче информации чаще всего применяется временной метод разделения, т.е. каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи информации. При подключении новых рабочих станций пропускная способность сети снижается.

В различных топологиях реализуются различные принципы передачи информации. Вшироковещательных конфигурациях это - селекция информации, в последовательных - маршрутизация информации.

В ЛВС с широкополосной передачей информации рабочие станции получают частоту, на которой они могут отправлять и получать информацию. Такая техника передачи позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде значительный объем информации.

Звездообразная топология  представлена в виде звезды, каждый луч которой связан кабелем с активным центром. Центральный компьютер выполняет функции сервера. Он получает и обрабатывает все данные с терминальных устройств. Вся информация между периферийными рабочими станциями проходит через центральный компьютер ЛВС.

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью центральной машины и гарантируется для каждой рабочей станции сети. Коллизий, или столкновений, в передаче данных не возникает.

Кабельное соединение сети простое, но затраты на прокладку линий связи высокие. При расширении ЛВС невозможно пользоваться ранее проложенными линиями связи: к каждой новой рабочей станции надо прокладывать отдельный кабель от центрального компьютера.

Звездообразная топология является одной из наиболее быстродействующих топологий, т.к. передача ведется по выделенным линиям, используемым только одной рабочей станцией.

В кольцевой топологии сети рабочие станции ЛВС связаны между собой по кругу. Последняя станция связана с первой станцией сети и, таким образом, коммуникационная связь сети замыкается в кольцо.

Сообщения в кольце ЛВС циркулируют по кругу. Рабочая станция передает по определенному адресу информацию, получив предварительно запрос на нее. Передача информации оказывается достаточно эффективной, т.к. сообщения можно посылать одно за другим. Продолжительность передачи возрастает пропорционально количеству рабочих станций в кольце сети. Так как каждая рабочая станция участвует в передаче информации по кольцу, то в случае выхода из строя хотя бы одной из них сеть перестает функционировать. По этой же причине расширение сети с кольцевой топологией требует остановки работы всей сети, хотя ограничений по размеру кольца не существует. Неисправности в кабельной системе локализуются легко.

Особой формой кольцевой топологии является логическое кольцо. Физически оно монтируется как соединение звездообразных топологий. Отдельные звезды включаются в кольцо с помощью концентраторов.

В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между ними могут применяться активные или пассивные концентраторы.

Активные концентраторы  дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций.

Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством (максимум на три станции). Действия пользователя с отдельной в логической кольцевой сети такие же, как в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается оригинальный адрес (имя) по которому передается управление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему). Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного (ближайшего) узла вычислительной сети, поэтому только в редких случаях может нарушаться работа всей сети.

В ЛВС с шинной топологией  основная передающая среда – шина – общая для всех рабочих станций. Функционирование ЛВС не зависит от состояния отдельной рабочей станции, т.е. рабочие станции могут отключаться и подключаться к ЛВС не нарушая ее работоспособности.

В простейшей сети Ethernet с шинной топологией в качестве передающей среды используется тонкий Ethernet – кабель с тройниковым соединителем. Поэтому расширение такой сети требует разрыва шины, что может привести к нарушению функционирования сети. Для обхода этой ситуации вместо тройниковых соединителей предполагают установку пассивных штепсельных розеток.

Надо учитывать, что защищенность такой ЛВС низкая, т.к. отвод информации из сети и ее прослушивание осуществляется довольно легко.

Древовидная топология  образуется путем различных комбинаций рассмотренных выше топологий ЛВС. Основание дерева (корень) располагается в точке, в которой собираются коммуникационные линии ( ветви дерева).

Сети с древовидной топологией применяются там, где неэффективно применение базовых сетевых структур. Для подключения рабочих станций применяются концентраторы.