Глава 12. Проводная сеть

• Топология Ethernet-сетей

• Стандарты Ethernet-сетей

12.1. Топология Ethernet-сетей

Существуют четыре топологии проводной сети – «общая шина», «звезда», «кольцо» и комбинированная.

Топология «общая шина»

Краткое определение данной топологии – набор компьютеров, подключенных вдоль одного кабеля (рис. 12.1). Сеть строится на основе коаксиального кабеля.

1

Рис. 12.1. Сеть, построенная по топологии «общая шина»

Эта топология была первой, но активно используется до сих пор. Для работы сети нужен один кабель, соединяющий все компьютеры.

Особенность сети, построенной по топологии «общая шина», заключается в передаче сигнала сразу всем компьютерам. Чтобы определить, какой из компьютеров должен его принять, используется MAC-адрес, который соответствует данному компьютеру, вернее, его сетевой карте. Адрес зашифровывается в каждый из сигналов, или пакетов, передаваемых по сети. В конкретный момент времени данные может передавать только один компьютер. Это недостаток данной топологии, так как с увеличением количества подключенных компьютеров, которые хотят одновременно передавать данные, скорость сети заметно падает.

Что касается надежности, то такая сеть работает, пока соблюдаются все правила ее построения и отсутствует разрыв кабеля. Как только появляется разрыв – вся сеть не работает, пока он не будет устранен или пока на компьютер, предшествующий разрыву, не установят специальную заглушку-терминатор. В этом случае удается спасти работоспособность части сети.

Несмотря на недостатки, эта топология идеально подходит для создания сети из нескольких компьютеров, особенно если они находятся в одном помещении.

Топология «звезда»

При этой топологии каждый компьютер подключаются своим кабелем к сетевому устройству, например концентратору. Такое подключение выглядит как звезда, откуда и происходит его название (рис. 12.2).

1

Рис. 12.2. Сеть, построенная по топологии «звезда»

Данный тип топологии – самый распространенный благодаря надежности сети и ее безграничной расширяемости.

Из недостатков такой сети можно назвать только высокую стоимость. К каждому рабочему месту нужно подвести отдельный провод. Кабели подключаются к многопортовому концентратору или маршрутизатору, который также стоит дорого.

С одной стороны, выход из строя концентратора останавливает работу всей сети, с другой – поломка одного из компьютеров не влияет на работоспособность других.

Для расширения сети, построенной по топологии «звезда», нужно подключить дополнительный концентратор, обладающий достаточным количеством портов. Концентратор является одновременно усилителем сигнала, что позволяет удлинить сегменты сети. Сигнал, поступающий от передающего компьютера, идет на вход концентратора, усиливается и передается сразу всем компьютерам, поэтому не может потеряться по пути.

Топология «кольцо»

Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут, то топология называется «кольцо» (рис. 12.3).

1

Рис. 12.3. Сеть, построенная по топологии «кольцо»

При подобном подключении каждый компьютер должен передавать возникший сигнал по кругу, предварительно усилив его. Это выглядит следующим образом. Когда какому-либо компьютеру нужно передать данные другому, он формирует специальный маркер, содержащий адрес передающего и принимающего компьютера, и непосредственно данные. Сформированный маркер передается в сеть. Попадая в кольцо, сигнал переходит от одного компьютера к другому, пока не найдет адресата. Если адрес в маркере совпадает с адресом компьютера, то получивший данные компьютер передает назад уведомление о получении. Таким образом, каждый компьютер принимает полученный маркер, проверяет адрес, в случае несовпадения усиливает его и передает дальше по кольцу.

Когда данные достигают владельца, новый маркер поступает в кольцо и переходит к следующему компьютеру, которому нужно передать данные.

Этот тип топологии встречается все реже, так как основной его недостаток – ненадежность сети. Стоит одному компьютеру выйти из строя, и сеть перестает функционировать, поскольку исчезает усиление сигнала в данной точке.

Комбинированная топология

Комбинированная топология появляется в том случае, когда одна из описанных выше топологий пересекается с другой (рис. 12.4).

1

Рис. 12.4. Сеть, соединяющая топологии «звезда» и «общая шина»

Примерами такой топологии могут быть следующие. Предположим, существуют две сети, построенные по различным топологиям и находящиеся в разных помещениях. При необходимости соединить их в одну функциональную сеть предстоит решить, стоит ли приводить их к одному виду или оставить как есть. Чаще, особенно если хочется сэкономить средства, их соединяют в первоначальном виде. В этом случае получаются комбинированные топологии, например «звезда» и «общая шина» или «звезда» и «кольцо».

Аналогичный подход часто применяют при построении домашних сетей. Чтобы развести сеть между ее участниками, используются концентраторы RJ-45, а для соединения в одну сеть – обычный коаксиальный кабель. Получается соединение топологий «звезда» и «общая шина».

12.2. Стандарты Ethernet-сетей

Первая проводная компьютерная сеть возникла давно. С того времени многое изменилось, в том числе стандарты сети, скорость передачи информации по сегментам и т. п. За время развития компьютерной индустрии сформировалось множество стандартов, каждый из которых предлагает пользователю определенные удобства.

Ethernet 10Base-2

Данная реализация сети относится к топологии «общая шина» и работает на скорости 10 Мбит/с. Для создания сети используется тонкий коаксиальный кабель, поэтому часто встречаются названия «тонкая» Ethernet или «тонкий коаксиал».

Сети, построенные на стандарте Ethernet 10Base-2, характеризуются простотой и низкой стоимостью, поэтому их удобно использовать в качестве стартовой площадки для организации домашней или офисной сети.

Для соединения компьютеров в сеть используется коаксиальный кабель, который прокладывается по ходу расположения компьютеров. Чтобы заглушить конечный сигнал (избавиться от ухода сигнала в никуда), применяются специальные заглушки-терминаторы, которые устанавливаются на обоих концах центрального кабеля.

Для подключения кабеля к сетевой карте используется специальный разъем (Т-коннектор), который врезается в центральный кабель. Одним концом он соединяется с BNC-коннектором на выходе сетевой карты, а два другие служат для соединения центрального кабеля.

Ethernet 10Base-5

Эта реализация относится к топологии «общая шина» и работает на скорости 10 Мбит/с. Это «сестра» предыдущего стандарта. Для создания сети используется толстый коаксиальный кабель, поэтому этот стандарт иногда называют «толстая» Ethernet или «толстый коаксиал».

Как и в случае с Ethernet 10Base-2, сети данного стандарта – дешевая альтернатива хорошей сети. Основные отличия Ethernet 10Base-5 от Ethernet 10Base-2 – увеличенная до 500 м длина сегмента и большее количество рабочих станций. Остальные характеристики идентичны.

Ethernet 10Base-T

Ethernet 10Base-T относится к топологии «звезда» и работает на скорости 10 Мбит/с. Для создания сети используется неэкранированная телефонная витая пара.

Несмотря на преимущества топологии «звезда», данный тип сети встречается редко из-за использования чувствительного телефонного кабеля.

В отличие от сетей стандарта Ethernet 10Base-2, сети Ethernet 10Base-T более защищены, и в них легче локализировать неисправность.

Fast Ethernet 100Base-TX

Сеть стандарта Fast Ethernet 100Base-TX – «старшая сестра» сети, использующей стандарт Ethernet 10Base-T. Данный стандарт также подразумевает использование топологии «звезда», но отличается скоростью передачи данных (100 Мбит/с).

Аналогично Ethernet 10Base-T, сеть Fast Ethernet 100Base-TX строится на основе кабеля «витая пара», однако с использованием отдельных пар проводов для передачи и приема данных. При этом могут применяться как неэкранированные, так и экранированные провода, на которые накладывается единственное ограничение – они должны быть скручены по всей длине, кроме концов (1–1,5 см), к которым присоединяются коннекторы.

Fast Ethernet 100Base-T4

Fast Ethernet 100Base-T4 – развитие стандарта Fast Ethernet 100Base-TX. Единственное отличие – для построения такой сети используется полноценный кабель «витая пара». При этом три пары используются для передачи данных и один – для приема и определения коллизий[15] в сети.

Все остальные характеристики идентичны Fast Ethernet 100Base-TX.

Fast Ethernet 100Base-FX

Fast Ethernet 100Base-FX – стандарт, позволяющий строить сети с использованием дорогого, но сверхзащищенного оптоволоконного кабеля, причем в данном случае их используется два.

Основное преимущество оптоволоконных сетей – длина сегмента, которая в зависимости от режима передачи данных и оптоволоконного разъема составляет от 400 м до 2 км. Скорости передачи данных – до 100 Мбит/с.

Gigabit Ethernet

Существует несколько стандартов, которые входят в состав Gigabit Ethernet. В частности, стандарт 1000Base-T подразумевает использование кабеля на основе витой пары пятой категории. При этом используются все четыре пары проводников. Максимальная длина сегмента составляет 100 м.

Есть также стандарты, например 1000Base-LX, которые в качестве кабельной системы используют оптоволокно. В этом случае максимальная длина сегмента может составлять 5 км[16] для одномодового кабеля и 550 м для многомодового.

10 Gigabit Ethernet

В настоящее время стандарты 10 Gigabit Ethernet (10GBASE-X, 10GBASE-R и 10GBASE-W) наиболее перспективны и позволяют построить самую производительную сеть. Для этих целей используется оптоволоконный кабель. Максимальная длина сегмента может составлять 40 км. Чтобы достичь таких результатов, используется высокая частота передачи сигнала и длина волны лазера.

Token Ring

Token Ring относится к топологии «кольцо» и работает на максимальной скорости 16 Мбит/с. Его разработали специалисты компании IBM в 1970-х годах. Для создания сети используют экранированный или неэкранированный кабель на основе витой пары.

При работе сеть использует маркер – поток данных, управление которым осуществляет любой компьютер, который хочет передавать данные. Если маркер захвачен каким-либо компьютером, все остальные ждут, пока он освободится.

Получив управление над маркером, компьютер передает часть данных (кадр) по кольцу, предварительно вставив в него адрес компьютера-получателя. Когда данные доходят до адресата, он принимает их, делает пометку о приеме и пересылает далее по кольцу.[17] Приняв свои же данные, но уже с пометкой о приеме, компьютер-отправитель продолжает передачу данных или возвращает маркер в сеть для дальнейшего использования другой машиной.

В отличие от обычного кольца, сеть Token Ring использует в работе концентратор. Это позволяет исключать варианты, когда из-за одного компьютера перестает работать вся сеть. В данном случае, обнаружив неисправный компьютер (неисправную сетевую карту), маркер проходит дальше, чем обеспечивается большая отказоустойчивость системы. Остается главный недостаток – разрыв несущего кабеля приводит к выходу из строя всей сети.

Данный стандарт имеет скромные показатели. Чтобы обеспечить работу сети на максимальной скорости, в зависимости от типа используемого кабеля длина сегмента не должна превышать 60–100 м. При длине сегмента 150–300 м достигается скорость только 4 Мбит/с.

Как и в других стандартах, разрешается использование репитеров, что позволяет удлинить максимальный сегмент до 350–700 м.

Наибольшее количество пользователей – 72 (в случае применения кабеля более высокой категории – до 260).

Существуют четыре топологии проводной сети – «общая шина», «звезда», «кольцо» и комбинированная.

Первая проводная компьютерная сеть возникла давно. С того времени многое изменилось, в том числе стандарты сети, скорость передачи информации по сегментам и т. п. За время развития компьютерной индустрии сформировалось множество стандартов, каждый из которых предлагает пользователю определенные удобства.

Существуют четыре топологии проводной сети – «общая шина», «звезда», «кольцо» и комбинированная.

Первая проводная компьютерная сеть возникла давно. С того времени многое изменилось, в том числе стандарты сети, скорость передачи информации по сегментам и т. п. За время развития компьютерной индустрии сформировалось множество стандартов, каждый из которых предлагает пользователю определенные удобства.

 

[15]Коллизия – внештатная ситуация, возникающия, например, когда несколько компьютеров пытаются одновременно передать данные. При этом происходит частичная или полная потеря информации, требующая повторной передачи данных. Негативный момент коллизии – повтор передачи данных происходит через неопределенный период времени.

[16]Общая длина сети может достигать 70 км, что зависит от используемого активного сетевого оборудования.

[17]Движение данных по кольцу происходит только в одном направлении.

Оглавление

Обращение к пользователям