Среда за предаване на данни, Видове локални мрежи - Принципи на изграждане и функциониране на локални изчисления

Комуникационната линия (Фигура 2.2) обикновено се състои от физическа среда, през която се предават електрически информационни сигнали, оборудване за предаване на данни и междинно оборудване.

Фигура 2.2 Състав на комуникационната линия

Физическата среда за предаване може да бъде кабел, тоест набор от проводници, изолационни и защитни обвивки и съединители, както и земната атмосфера или космическото пространство, през което се разпространяват електромагнитни вълни. В зависимост от средата за предаване на данни комуникационните линии се разделят на:

Кабелните линии са доста сложна структура. Кабелът се състои от проводници, затворени в няколко слоя изолация: електрически, електромагнитни, механични. В допълнение, кабелът може да бъде оборудван с конектори, които ви позволяват бързо да свържете различно оборудване към него. Има три основни типа кабели, използвани в компютърните мрежи: медни кабели с усукана двойка, коаксиални кабели с медна жила и оптични кабели.

Радио каналите за наземна и сателитна комуникация се формират с помощта на предавател и приемник на радиовълни. Има голям брой различни видове радиоканали, които се различават както по използвания честотен диапазон, така и по обхвата на канала.

Основните характеристики на комуникационните линии включват:

кръстосани смущения в близкия край на линията;
надеждност на предаването на данни;

Фактори, влияещи върху физическата производителност на мрежата:

1) Работоспособност на компютри, свързани към мрежата.

2) Изправност на мрежовото оборудване (адаптери, трансивъри, конектори и др.).

3) Целостта на мрежовия кабел.

4) Ограничение на дължината на кабела, свързано със затихването на разпространяващото се през негосигнал.

Видове локални мрежи

Има няколко вида компютърни мрежи:

Според скоростта на предаване на информация компютърните мрежи се делят на:

ниска скорост (до 10 Mbps),
средноскоростни (до 100 Mbps),
висока скорост (над 100 Mbps);

Терминът baud се използва широко за определяне на скоростта на трансфер на данни в мрежа. Baud е единица за скорост на предаване на сигнала, измерена като брой дискретни преходи или събития в секунда. Ако всяко събитие е един бит, скоростта на предаване е еквивалентна, bps.

От гледна точка на организиране на взаимодействието на компютрите мрежите се делят на равноправни (Peer-to-Peer Network) и със специален сървър (Dedicated Server Network).

peer-to-peer мрежи. Всички компютри в peer-to-peer мрежа са равни. Всеки мрежов потребител има достъп до данни, съхранявани на всеки компютър. Предимството на peer-to-peer мрежите е, че няма нужда да копирате всички файлове, използвани от няколко потребители наведнъж на сървъра. По принцип всеки потребител на мрежата има възможност да използва всички данни, съхранявани на други компютри в мрежата и устройствата, свързани с тях. Основният недостатък на peer-to-peer мрежата е значително увеличаване на времето за решаване на приложни проблеми. Това се дължи на факта, че всеки компютър в мрежата обработва всички заявки, идващи към него от други потребители.

В мрежа със специален сървър един от компютрите изпълнява функциите за съхраняване на данни, предназначени за използване от всички работни станции, управление на взаимодействието между работните станции и редица сервизни функции. Взаимодействието между работните станции в мрежата по правило се осъществява чрез сървъра. Логическата организация на такава мрежа може да бъдепредставена от звездна топология. Ролята на централно устройство се изпълнява от сървъра. Предимства на мрежа с отделен сървър: надеждна система за сигурност на информацията; висока скорост; няма ограничения за броя на работните места; Лесно управление. Недостатъци на мрежата: висока цена поради разпределението на един компютър за сървъра; зависимост на скоростта и надеждността на мрежата от сървъра; по-малко гъвкавост в сравнение с peer-to-peer мрежа.

Ethernet е най-широко използваният стандарт за локална мрежа днес. Когато казват Ethernet, това обикновено означава някой от вариантите на тази технология. В по-тесен смисъл, Ethernet е мрежов стандарт, базиран на експерименталната Ethernet мрежа.

Ethernet стандартите дефинират кабелни връзки и електрически сигнали на физическия слой, формата на рамката и протоколите за контрол на достъпа до медиите на слоя за връзка за данни на OSI модела.

В зависимост от вида на физическата среда стандартът IEEE 802.3 има различни модификации - l0Base-5, l0Base-2, l0Base-T, l0Base-FL, l0Base-FB.

Ethernet мрежите използват метод за достъп до медия, наречен CSMA/CD (CSMA/CD).

Този метод се използва изключително в мрежи с логическа обща шина. Всички компютри в такава мрежа имат директен достъп до обща шина, така че тя може да се използва за прехвърляне на данни между всеки два мрежови възела. В същото време всички мрежови компютри имат възможност незабавно (като се вземе предвид забавянето на разпространението на сигнала през физическата среда) да получат данни, които някой от компютрите е започнал да предава към общата шина.

При този подход е възможнодве станции се опитват едновременно да предадат кадър с данни по общ кабел. За да се намали вероятността от тази ситуация, непосредствено преди изпращане на рамка, предавателната станция анализира появата на електрически сигнали върху нея, за да открие дали рамка с данни от друга станция вече е предадена по кабела. Ако носителят бъде разпознат (carrier-sense, CS), тогава станцията отлага предаването на своя кадър до края на предаването на някой друг и едва след това се опитва да го предаде отново.

За да се справят правилно сблъсък, всички станции едновременно следят сигналите, които се появяват на кабела. Ако предаваният и наблюдаваният сигнал се различават, тогава се открива детекция на сблъсък (CD).

Token Ring е технология за локална мрежа (LAN) на пръстен за "токен достъп".

Технологията Token Ring е по-сложна технология от Ethernet. Има свойства на устойчивост на грешки. В мрежата Token Ring са дефинирани процедури за наблюдение на работата на мрежата, които използват обратна връзка на пръстеновидна структура - изпратеният кадър винаги се връща към станцията - изпращач. В някои случаи откритите мрежови грешки се коригират автоматично, например може да се възстанови изгубен токен.

В мрежата Token Ring пръстенът се образува от кабелни сегменти, свързващи съседни станции. Така всяка станция е свързана със своя предшественик и наследник и може да комуникира директно само с тях. За да се осигури на станциите достъп до физическия носител, рамка със специален формат и предназначение - маркер - циркулира около пръстена.