Структуризація як засіб побудови великих мереж
У мережах з невеликим (10-30) кількістю комп'ютерів найчастіше використовується одна з типових топологій - загальна шина, кільце, зірка або полносвязная мережу. Всі перераховані топології володіють властивістю однорідності, тобто всі комп'ютери в такій мережі мають однакові права щодо доступу до інших комп'ютерів (за винятком центрального комп'ютера при з'єднанні зірка). Така однорідність структури робить простий процедуру нарощування числа комп'ютерів, полегшує обслуговування і експлуатацію мережі.
Однак при побудові великих мереж однорідна структура зв'язків перетворюється з переваги в недолік. У таких мережах використання типових структур породжує різні обмеження, найважливішими з яких є:
· Обмеження на довжину зв'язку між вузлами;
· Обмеження на кількість вузлів в мережі;
· Обмеження на інтенсивність трафіку, що породжується вузлами мережі.
Наприклад, технологія Ethernet на тонкому коаксіальному кабелі дозволяє використовувати кабель довжиною не більше 185 метрів, до якого можна підключити не більше 30 комп'ютерів. Однак, якщо комп'ютери інтенсивно обмінюються інформацією між собою, іноді доводиться знижувати число підключених до кабелю комп'ютерів до 20, а то і до 10, щоб кожному комп'ютеру діставалася прийнятна частка загальної пропускної здатності мережі.
Для зняття цих обмежень використовуються спеціальні методи структуризації мережі і спеціальне структуроутворююче обладнання - повторювачі, концентратори, мости, комутатори, маршрутизатори. Устаткування такого роду також називають комунікаційним, маючи на увазі, що за допомогою нього окремі сегменти мережі взаємодіють між собою.
Найпростіше з комунікаційних пристроїв - повторювач (repeater) - використовується для фізичного з'єднання різних сегментів кабелю локальної мережі з метою збільшення загальної довжини мережі. Повторювач передає сигнали, що приходять з одного сегмента мережі, в інші її сегменти (рис. 17). Повторювач дозволяє подолати обмеження на довжину ліній зв'язку за рахунок поліпшення якості сигналу - відновлення його потужності і амплітуди, поліпшення фронтів і т. П.
Мал. 17. Повторювач дозволяє збільшити довжину мережі Ethernet
Концентратори характерні практично для всіх базових технологій локальних мереж - Ethernet, ArcNet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, l00VG-AnyLAN.
Потрібно підкреслити, що в роботі концентраторів будь-яких технологій багато загального - вони повторюють сигнали, що прийшли з одного зі своїх портів, на інших своїх портах. Різниця полягає в тому, на яких саме портах повторюються вхідні сигнали. Так, концентратор Ethernet повторює вхідні сигнали на всіх своїх портах, крім того, з якого сигнали надходять (рис. 18 а). А концентратор Token Ring (рис. 18 б) повторює вхідні сигнали, що надходять з деякого порту, тільки на одному порту - на тому, до якого підключений наступний в кільці комп'ютер.
Мал. 18. Концентратори різних технологій
УВАГА Концентратор завжди змінює фізичну топологію мережі, але при цьому залишає без зміни її логічну топологію.
Нагадаємо, що під фізичною топологією розуміється конфігурація зв'язків, утворених окремими частинами кабелю, а під логічною - конфігурація інформаційних потоків між комп'ютерами мережі. У багатьох випадках фізична і логічна топології мережі збігаються. Наприклад, мережа, представлена на рис. 19а, має фізичну топологію кільце. Комп'ютери цієї мережі отримують доступ до кабелів кільця за рахунок передачі один одному спеціального кадру - маркера, причому цей маркер також передається послідовно від комп'ютера до комп'ютера в тому ж порядку, в якому комп'ютери утворюють фізичне кільце, тобто комп'ютер А передає маркер комп'ютеру В, комп'ютер В - комп'ютеру С і т. д.
Мережа, показана на рис. 19б, демонструє приклад неспівпадання фізичної і логічної топології. Фізично комп'ютери з'єднані по топології загальна шина. Доступ же до шини відбувається не по алгоритму випадкового доступу, вживаному в технології Ethernet, а шляхом передачі маркера в кільцевому порядку: від комп'ютера А - комп'ютеру В, від комп'ютера В - комп'ютеру С і т. Д. Тут порядок передачі маркера вже не повторює фізичні зв'язку, а визначається логічним конфигурированием драйверів мережевих адаптерів. Ніщо не заважає налаштувати мережеві адаптери і їх драйвери так, щоб комп'ютери утворили кільце в іншому порядку, наприклад: В, А, С. При цьому фізична структура мережі ніяк не змінюється.
Мал. 13. Логічна і фізична топології мережі
Фізична структуризація мережі за допомогою концентраторів корисна не тільки для збільшення відстані між вузлами мережі, але і для підвищення її надійності. Наприклад, якщо який-небудь комп'ютер мережі Ethernet з фізичною загальною шиною через збій починає безперервно передавати дані по загальному кабелю, то вся мережа виходить з ладу, і для вирішення цієї проблеми залишається тільки один вихід - вручну від'єднати мережевий адаптер цього комп'ютера від кабелю . У мережі Ethernet, побудованої з використанням концентратора, ця проблема може бути вирішена автоматично - концентратор відключає свій порт, якщо виявляє, що приєднаний до нього вузол занадто довго монопольно займає мережу. Концентратор може блокувати некоректно працюючий вузол і в інших випадках, виконуючи роль деякого керуючого вузла.