Классификация топологических элементов сети

Классификация топологических элементов сети. Локальные сети состоят из конечных устройств и промежуточных, соединенной кабельной системой.

Определим некоторые основные понятия:  Узлы сети (nodes) – конечные и промежуточные устройства, наделенные сетевыми адресами. К узлам сети относятся компьютеры с сетевым интерфейсом, выступающие в роли рабочих станций, серверов или в обеих ролях; сетевые периферийные устройства (принтеры, плоттеры, сканеры); сетевые телекоммуникационные устройства (модемы); маршрутизаторы.  Кабельный сегмент – отрезок кабеля или цепочка отрезков кабелей, электрически соединенных друг с другом, обеспечивающие соединение двух или более узлов сети.  Сегмент сети (или просто сегмент) – совокупность узлов сети, использующих общую среду передачи.

Применительно к технологии Internet это совокупность узлов, подключенных к одному кабельному сегменту.  Сеть (логическая) – совокупность узлов сети, имеющих единую систему адресации 3-го уровня модели OSI. Примерами могут быть IPX-сеть, IP-сеть. Каждая сеть имеет свой адрес, этими адресами оперируют маршрутизаторы для передачи пакетов между сетями.  Облако (cloud) – коммуникационная инфраструктура с однородными внешними интерфейсами.

Примером облака может быть городская – междугородная, международная телефонная сеть: в любом ее месте можно подключить телефонный аппарат и связаться с любым абонентом. По способу использования кабельных сегментов различают: двухточечные соединения между узлами. Для таких соединений в основном используются симметричные электрические кабели (витая пара) и оптические кабели; многоточечные соединения – к одному кабельному сегменту подключается более двух узлов.

Типичная среда передачи – несимметричный кабель (коаксиальный), возможно применение и других видов кабелей, в том числе и оптических.  Повторитель (repeater) – устройство физического уровня, позволяющее преодолевать топологические ограничения кабельных сегментов. Информация из одного кабельного сегмента в другой передается побитно, анализ информации не производится.  Мост (bridge) – средство объединения сегментов сетей, обеспечивающее передачу кадров из одного сегмента в другой.

Кадр, пришедший из одного сегмента, может быть передан в другой или отфильтрован. решение о продвижении или фильтрации кадра принимается на основании информации 2-го уровня. 1) Мост MAK-подуровня позволяет объединять сегменты сети в пределах одной технологии. 2) Мост LLC- подуровня, он же транслирующий мост, позволяющий объединить сегменты сетей с разными технологиями.

Мост может быть локальным, удаленным или распределенным. Локальный мост – это устройство с двумя или более интерфейсами, к которым подключаются соединяемые сегменты локальных сетей. Удаленные мосты соединяют сегменты сетей, значительно удаленные друг от друга, через линию связи. Распределенный мост представляет собой совокупность интерфейсов некоторого коммуникационного облака, к которым подключаются сегменты соединяемых сетей.  Коммутатор 2-го уровня выполняет функции, аналогичные функциям мостов, но используется для сегментации – разбиение сетей на мелкие сегменты с целью повышения пропускной способности.  Маршрутизатор работает на 3-ем уровне и используется для передачи пакетов между сетями.

Маршрутизатор выполняет фильтрацию на основе информации 3-го уровня. В отличии от повторителей и мостов, присутствие маршрутизаторов известно узлам сети. Каждый маршрутизатор имеет свой сетевой адрес, на этот адрес узлы посылают пакеты, предназначенные узлам других сетей.  Коммутатор 3-го уровня решает задачи, близкие задачам маршрутизаторов, и ряд других с более высокой производительностью.

В настоящее время коммутаторы стали «забираться» и на 4-ый уровень. Глава 3. Топология, методы доступа к среде. Каждая сетевая технология имеет характерную для нее топологию соединения узлов сети и метод доступа к среде передачи. Различают физическую топологию, определяющую правила физических соединений узлов и логическую топологию, определяющую направление потоков данных между узлами сети. Логическая и физическая топологии относительно независимы друг от друга.

Физические топологии – шина, звезда, кольцо, дерево, сетка. В логической шине информация, передаваемая одним узлом, одновременно доступна для всех узлов, подключенных к одному сегменту. Логическая шина реализуется на физической топологии шины, звезды, дерева, сетки. В логическом кольце информация передается последовательно от узла к узлу. Каждый узел принимает кадры только от предыдущего узла и посылает только последующему.

Реализуется на физической топологии кольца и звезды. Методы доступа к среде делятся на вероятностные и детерминированные. При вероятностном методе доступа узел, желающий послать кадр в сеть, прослушивает линию. Если линия занята или обнаружена коллизия (столкновение сигналов от двух передатчиков), попытка передачи откладывается на некоторое время Общий недостаток вероятностных методов доступа – неопределенное время прохождения кадра, резко возрастающее при увеличении нагрузки на сеть, что ограничивает его применение в системах реального времени.

При детерминированном методе узлы получают доступ к среде в предопределенном порядке. Последовательность определяется контроллером сети. Основное преимущество метода – ограниченное время прохождения кадра, мало зависящее от нагрузки. Сети с большой нагрузкой требуют более эффективных методов доступа. Один из способов повышения эффективности – перенос управления доступом от узлов в кабельные центры.

При этом узел посылает кадр в коммуникационное устройство. Задача этого устройства – обеспечить прохождение кадра к адресату с оптимизацией общей производительности сети и обеспечением уровня качества обслуживания, требуемого конкретным приложением. Глава 4.