При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, Т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.
Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять «в дорогу» по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.
Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.
Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.
Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (Нub - концентратор), которые иногда называют «хаб». В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабочими станциями применяют 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 рабочие станции).
Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети происходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается соответствующий адрес, 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, так что лишь в редких случаях может нарушаться работа всей сети.
При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.
Это наиболее дешевая схема организации сети, предполагающая непосредственное подключение всех сетевых адаптеров к сетевому кабелю. Все компьютеры в сети подключаются к одному кабелю. Первый и последний компьютер должны быть развязаны. В роли развязки (терминатора) выступает простой резистор, используемый для гашения сигнала, достигающего конца сети, чтобы предотвратить возникновение помех. Кроме того, один и только один конец сетевого кабеля должен быть заземлен.
Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции. Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.
Протокол - набор правил, определяющий взаимодействие двух одноименных уровней модели взаимодействия открытых систем в различных абонентских ЭВМ.
Протокол - это не программа, а правила и последовательность выполнения действий при обмене информацией, определенные протоколом и реализованные в программе. Функции протоколов различных уровней реализуются в драйверах для различных вычислительных сетей.
В соответствии с семиуровневой структурой модели можно говорить о необходимости существования протоколов для каждого уровня.
Протокол TCP/IP является скорее не единым, а совокупностью нескольких протоколов, в числе которых можно назвать ТСР, UDP, ARP и многие другие. Этот протокол применяется наиболее широко. И хотя его применение в локальных сетях не особенно эффективно, он может с успехом применяться в глобальных сетях.
Протокол TCP- протокол транспортного уровня (управляет как происходит передача информации), протокол IP – адресный (принадлежит сетевому уровню, и определяет куда происходит передача информации).
Согласно протоколу отправляемые данные нарезаются пакетами. Для реализации протокола в сети должно быть специальное устройство – маршрутизатор, которое объединяет отдельные сети в общую составную сеть. В сложных составных сетях почти всегда существует несколько альтернативных маршрутов для передачи пакетов между двумя конечными узлами. Роль маршрутизатора может выполнять как специализированный компьютер, так и специальная программа, работающая на узловом сервере сети.
Для соединения компьютеров между собой используют средства коммутации. В качестве таких средств наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии.
Наиболее дешевым кабельным соединением является витое проводное соединение, часто называемое «витой парой». Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/сек, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/сек. Преимуществами являются низкая цена и простота установки. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.
Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и при меняется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/сек, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/сек. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.
Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево, коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).
Еthеrnеt-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet или желтый кабель. Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Еthеrnеt-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.
В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:
¾глобальные (WAN - Wide Аrеа Network);
¾региональные (MAN - Metropolitan Аrеа Network);
¾локальные (LAN - Local Area Network).
¾корпоративные – сети, объединяющие компьютеры, принадлежащие одной корпорации. (например, INTRANET)
Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволят решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.
Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки-сотни километров.
Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту.
К классу корпоративных вычислительных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т.д. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2-2,5 км.
Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети. Региональные сети могут объединяться в составе глобальной сети и, наконец, глобальные сети также могут образовывать еще более сложные структуры сетей.
Локальная вычислительная сеть (ЛВС) объединяет несколько удаленных друг от друга ЭВМ или других систем автоматической обработки данных, расположенных в пределах сравнительно небольшой территории - здания, комбината, полигона.
В набор локальной сети могут входить: компьютеры, периферийные устройства, коммутационные устройства. Для локальных вычислительных сетей характерно: небольшая протяженность; высокая скорость передачи данных; высокая степень надежности.
Размеры ЛВС - от нескольких десятков квадратных метров до нескольких квадратных километров. ЛВС появилась главным образом потому, что от 60 до 90% всей обрабатываемой и передаваемой информации циркулирует внутри отдельных учреждений, институтов и т.д., и лишь небольшая ее часть используется вне их.