Сетевая технология – это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения компьютерной сети. Ниже перечислены наиболее известные сетевые технологии и их основные характеристики.
ARCnet
Логическая топология – шина.
Физическая топология – шина, звезда, смешанная.
Среда передачи сигнала – коаксиальный кабель (93 Ом), витая пара.
Скорость обмена информацией – 2,5 Мбит/сек.
Максимальная длина соединений – от 100 до 610 метров (в зависимости от типа соединителя).
Максимальное количество узлов в одной сети – 255.
Максимальный размер сети (суммарная длина соединений) - 6000 метров.
В настоящее время аппаратура для сетей ARCnet не выпускается.
100VG-AnyLAN
Логическая топология – дерево (разновидность звезды).
Физическая топология – дерево (разновидность звезды).
Среда передачи сигнала – витая пара (обязательно четырёхпарная).
Скорость обмена информацией – 100 Мбит/сек.
Максимальная длина соединений – от 100 до 200 метров (в зависимости от типа соединителя).
Максимальное количество узлов в одной сети – 1024.
Максимальный размер сети – 2000 метров.
Аппаратура для организации локальных вычислительных сетей по технологии 100VG-AnyLAN выпускается практически только фирмой Hewlett-Packard, стоимость её весьма высока поэтому данная технология не получила распространения, по крайней мере в нашей стране.
TokenRing
Логическая топология – кольцо.
Физическая топология – звезда.
Среда передачи сигнала – витая пара, волоконно-оптический кабель.
Скорость обмена информацией – 4; 16; 100 и (в настоящее время технология разрабатывается) 1000 Мбит/сек.
Максимальная длина соединений – от 100 до10000 метров (в зависимости от типа соединителя).
Максимальное количество узлов в одной сети – до 260 (в зависимости от типа соединителя).
Цена – высокая, что резко сужает область применения, по крайней мере, в нашей стране. В остальном мире технология TokenRing наряду с технологией Ethernet, является одной из наиболее распространённых.
FDDI
Логическая топология – кольцо.
Физическая топология – кольцо, звезда или их гибриды.
Среда передачи сигнала – волоконно-оптический кабель.
Скорость обмена информацией – 100 Мбит/сек.
Максимальная длина соединений – от 2 до 60 километров (в зависимости от типа волоконно-оптического кабеля).
Максимальное количество узлов в одной сети – 500.
Максимальная общая длина сети – до 200 км.
Цена – высокая. Несмотря на то, что технология FDDI разрабатывалась для локальных вычислительных сетей, ввиду дороговизны её область применения – сети городского масштаба и более крупные.
Ethernet
Вследствие широкого применения данной технологии при построении локальных вычислительных сетей в нашей стране и во всём мире, рассмотрим данную технологию подробнее.
Данная технология разработана доктором Робертом Меткалфом (сотрудником исследовательского центра PARC корпорации XEROX) в семидесятых годах прошлого века. В последующем эта спецификация была стандартизована в сотрудничестве фирмами DEC, Intel и Xerox в 1980 году. Затем в 1985 году Ethernet был стандартизован комитетом IEEE как стандарт IEEE 802.3, после чего получил мировое признание. В настоящее время существует несколько видов стандарта IEEE 802.3. Их обобщённое обозначение выглядит следующим образом <скорость><метод передачи сигнала><параметры сети>. Например: 100BaseTX, 100 – скорость передачи 100 Мбит/сек, Base – прямая передача сигнала без модуляции, TX – используемый кабель (витая пара). В качестве параметров сети может указываться предельная длина кабельного сегмента, округлённая до сотен метров (если указана цифра), либо среда передачи (если указано буквенное сочетание). Например: 10Base2 – 10 Мбит/сек, прямая передача сигнала без модуляции, максимальная длина кабельного сегмента примерно 200 метров (точно – 185). Комбинация букв в параметрах сети, начинающаяся с Т указывает на использование витой пары, F или S указывает на использование волоконно-оптического кабеля.
В сетях Ethernet используется конкурентный метод доступа, абонент начинает передачу данных, если обнаруживает свободной линию, или откладывает передачу на некоторый промежуток времени, если линия занята другим абонентом. Распространение сигнала по проводникам требует определённого интервала времени (пусть и практически незаметного, по меркам человека) на то, чтобы сигнал от источника достиг приёмника. При возникновении ситуации, когда в момент передачи информации одним абонентом сети, другой (не успев услышать этой передачи и считая линию свободной) тоже начинает передавать информацию, происходит «столкновение» пакетов данных – коллизия. Первый абонент сети, обнаруживший коллизию оповещает об этом всю сеть. Все абоненты сети прекращают передачу, выжидают промежуток времени случайной продолжительности и возобновляют попытки передать данные. При этом важно, чтобы коллизия была зафиксирована до момента окончания передачи информации любым абонентом.
Для сетей Ethernet, построенных на витой паре актуальным является правило «четырёх хабов». Оно гласит – между любыми двумя абонентами сети должно быть не более четырёх хабов. При соблюдении этого правила, а также предельной длины соединительного кабеля возникшая коллизия обязательно будет зарегистрирована участниками процесса пересылки информации и корректно отработана.
Логическая топология – шина.
Физическая топология – шина, звезда.
Среда передачи сигнала – коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель.
Скорость обмена информацией – 10; 100 и 1000 Мбит/сек.
Максимальная длина соединений – от 100 до 32000 метров (в зависимости от типа соединителя и скорости обмена).
Максимальное количество узлов в одной сети – 1024.
Цена – относительно умеренная (в рамках одного типа кабельных соединителей).
В любой физической конфигурации поддержка доступа от одного компьютера к другому выполняется специальной программой – сетевой операционной системой (ОС), которая по отношению к ОС отдельных компьютеров является главенствующей. Для современных высокоразвитых ОС персональных компьютеров характерно наличие встроенных сетевых возможностей (характерный пример, WindowsXP). В ЛВС данные передаются от одного компьютера к другому блоками, которые называют пакетами данных (дейтаграммами).
Процесс передачи данных по сети определяют шесть компонент:
- компьютер-источник;
- блок протокола;
- передатчик;
- физическая кабельная сеть;
- приемник;
- компьютер-адресат.
Компьютер-источник может быть рабочей станцией, файл-сервером, шлюзом или любым компьютером, подключенным к сети. Блок протокола состоит из набора микросхем и программного драйвера для платы сетевого интерфейса. Блок протокола отвечает за логику передачи по сети. Передатчик посылает сигнал через физическую кабельную (или радио) сеть. Приемник распознает и принимает сигнал, передающийся по сети, и направляет его для преобразования в блок протокола.
Цикл передачи данных начинается с компьютера-источника, передающего исходные данные в блок протокола. Блок протокола организует данные в пакет передачи, содержащий соответствующий запрос к обслуживающим устройствам, информацию по обработке запроса (включая адрес получателя) и исходные данные для передачи. Пакет затем направляется в передатчик для преобразования в сигнал, передаваемый по сети. Пакет распространяется по сетевому кабелю пока не попадает в приемник, где перекодируется в данные. Здесь управление переходит к блоку протокола, который проверяет данные на сбойность, передает «квитанцию» о приеме пакета источнику, переформировывает пакеты и передает их в компьютер-адресат. В ходе процесса передачи блок протокола управляет логикой передачи по сети через схему доступа.
Каждая сетевая ОС использует определенную стратегию доступа от одного компьютера к другому.
Станция, передающая пакет данных, обычно указывает в его заголовке адрес назначения данных и свой собственный адрес. Пакеты могут передаваться между рабочими станциями без подтверждения – это тип связи на уровне дейтаграмм. Проверка правильности передачи пакетов в этом случае выполняется сетевой ОС, которая может сама посылать пакеты, подтверждающие правильную передачу данных. Важное преимущество дейтаграмм – возможность посылки пакетов сразу всем станциям в сети. Т.о. для успешной пересылки данных адресату необходимо знать (и правильно указать) его адрес или групповой адрес. В современных сетях используются три типа адресов: физические, числовые и символьные.
Каждый сетевой адаптер и некоторое другое сетевое оборудование (например, мосты и маршрутизаторы) имеет уникальный цифровой аппаратный адрес (называемый физическим), который и используется для адресации в локальной сети. Такой адрес получил название MAC-адрес (MAC – MediaAccessControl - управление доступом к среде). MAC-адрес для сетей Ethernet имеет длину 6 байт. Структура MAC-адреса приведена далее.
Тип адреса задается его первым байтом:
- 00h – уникальный адрес;
- 01-хх-хх-хх-хх-хх – групповой адрес. Идентификатором группы являются байты 2-6;
- 02h – адрес, заданный вручную;
- FF-FF-FF-FF-FF-FF – широковещательный адрес.
Остальные байты задают адрес конкретного сетевого адаптера. Уникальность адресации адаптеров обеспечивается специальным соглашением, по которому каждому производителю аппаратуры выделяется свое значение (одно или несколько) кода (ManufactorerId) – байты 2-3 (иногда к коду производителя относят и первый байт, имеющий нулевое значение). Байты 4-6 заполняются изготовителем – на нем лежит ответственность за их уникальность (эта информация может рассматриваться как серийный номер платы). Случаются и конфузы, когда незадачливые «подпольные» производители снабжают свои изделия одинаковыми адресами – больше одного такого устройства в одной локальной сети работать не будет. Ряд моделей адаптеров (в комплекте с драйверами) позволяет задавать МАС-адрес узла и произвольно, но в этом случае ответственность за уникальность адресации ложится на администратора. Признаком «ручного» задания адреса должна быть единица во втором справа разряде первого байта адреса (02-хх-хх-хх-хх-хх).