Одноранговые ЛВС

Одноранговые ЛВС. В одноранговых сетях любой компьютер может быть и файловым сервером, и рабочей станцией одновременно.

Преимущество одноранговых сетей заключает¬ся в том, что нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей.

Следовательно, в одноранговых сетях каж¬дый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме. Затраты на организацию одноранговых вычислительны сетей относительно не¬большие, Однако при увеличении числа рабочий станций эффективность их ис¬пользования резко уменьшается Пороговое значение числа рабочих станций со¬ставляет, по оценкам фирмы Novell, 25-30. Поэтому одноранговые сети использу¬ются только для относительно небольших рабочих групп.

Архитектура ЛВС. Различают три наиболее распространенные сетевые архитектуры, которые используются и для одноранговых сетей и для сетей с выделенным файл-сервером. Это так называемые шинная, кольцевая и звездооб¬разная структуры. В случае реализации шин¬ной структуры все компьютеры связываются в цепочку. Причем на ее концах надо разместить так называемые терминаторы, служащие для гашения сигна¬ла. Если же хотя бы один из компьютеров сети с шинной структурой оказывается неисправным, вся сеть в це¬лом становится неработоспособной.

В сетях с шинной архитектурой для объеди¬нения компьютеров используется тонкий и толстый кабель. Максимальная теоре¬тически возможная пропускная способность таких сетей составляет 10 Мбит/с, Такой пропускной способности для современных приложений, использующих ви¬део- и мультимедийные данные, явно недостаточно, Поэтому почти повсеместно применяются сети с звездообразной архитектурой. Для построения сети с звездообразной архитектурой в центре сети необходи¬мо разместить концентратор.

Его основная функция - обеспечение связи между компьютерами, входящими в сеть. То есть все компьютеры, включая файл-сервер, не связываются непосредственно друг с другом, а присоединяются к концентрато¬ру. Такая структура надежнее, поскольку в случае выхода из строя одной из рабо¬чих станций все остальные сохраняют работоспособность. В сетях же с шинной топологией в случае повреждения кабеля хотя бы в одном месте происходит раз¬рыв единственного физического канала, необходимого для движения сигнала.

Кроме того, сети с звездообразной топологией поддерживают технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, что позволяет увеличить пропускную способность сети в десятки и даже сотни раз (разумеется при использовании соответствующих сетевых адап¬теров и кабелей). Кольцевая структура используется в основном в сетях Token Ring и мало чем отличается от шинной. Также в случае неисправности одного из сегментов сети вся сеть выходит из строя.

Правда, отпадает необходимость в использовании тер¬минаторов. В сети любой структуры в каждый момент времени обмен данными может про¬исходить только между двумя компьютерами одного сегмента. В случае ЛВС с выделенным файл-сервером - это файл-сервер и произвольная рабочая станция; в случае одноранговой ЛВС - это любые две рабочие станции, одна из которых выполняет функции файл-сервера. Упрощенно диалог между файл-сервером и рабочей станци¬ей выглядит так: открыть файл - подтвердить открытие файла; пере¬дать данные файла - пересылка дан¬ных; закрыть файл – подтверждение закрытия файла.

Управляет диалогом сетевая операционная система, клиентские части которой должны быть установлены на рабочих стан¬циях. Остановимся подробнее на прин¬ципах работы сетевого адаптера. Связь между компьютерами ЛВС физически осуществляется на осно¬ве одной из двух схем - обнаруже¬ния коллизий и передачи маркера. Метод обнаружения коллизий ис¬пользуется стандартами Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, а передачи маркера - стандартом Token Ring. В сетях Ethernet адаптеры непрерывно находятся в состоянии прослушивания сети. Для передачи данных сервер или рабочая станция должны дождаться освобожде¬ния ЛВС и только после этого приступить к передаче.

Однако не исключено, что передача может начаться несколькими узлами одного сегмента сети одновремен¬но, что приведет к коллизии. В случае возникновения коллизии, узлы должны по¬вторить свои сообщения. Повторная передача производится адаптером самосто¬ятельно без вмешательства процессора компьютера.

Время, затрачиваемое на пре¬одоление коллизии, обычно не превышает одной микросекунды. Передача сооб¬щений в сетях Ethernet производится пакетами со скоростью 10, 100 и 1000 Мбит/с. Естественно, реальная загрузка сети меньше, поскольку требуется время на под¬готовку пакетов. Все узлы сегмента сети принимают сообщение, передаваемое компьютером этого сегмента, но только тот узел, которому оно адресовано, посы¬лает подтверждение о приеме.

Основными поставщиками оборудования для се¬тей Ethernet являются фирмы 3Com, Bay Networks (недавно компания Nortel купила Bay Networks), CNet. В ЛВС с передачей маркера сообщения передаются последовательно от одно¬го узла к другому вне зависимости от того, какую архитектуру имеет сеть - кольце¬вую или звездообразную. Каждый узел сети получает пакет от соседнего. Если данный узел не является адресатом, то он передает тот же самый пакет следую¬щему узлу. Передаваемый пакет может содержать либо данные, направляемые от одного узла другому, либо маркер.

Маркер - это короткое сообщение, являющееся признаком незанятости сети. В том случае, когда рабочей станции необходимо передать сообщение, ее сетевой адаптер дожидается поступления маркера, а за¬тем формирует пакет, содержащий данные, и передает этот пакет в сеть. Пакет распространяется по ЛВС от одного сетевого адаптера к другому до тех пор, пока не дойдет до компьютера-адресата, который произведет в нем стандартные изме¬нения.

Эти изменения являются подтверждением того, что данные достигли адре¬сата. После этого пакет продолжает движение дальше по ЛВС, пока не возвратит¬ся в тот узел, который его сформировал. Узел - источник убеждается в правильно¬сти передачи пакета и возвращает в сеть маркер. Важно отметить, что в ЛВС с передачей маркера функционирование сети организовано так, что коллизии возникнуть не могут. Пропускная спо¬собность сетей Token Ring равна 16 Мбит/с. Оборудование для сетей Token Ring производит IBM, 3Com и некото¬рые другие фирмы.