Описание топологии и архитектуры сети

3. Описание топологии и архитектуры сети

На предприятии в 1998г для построения сети использовали шинную топологию, т.е. все компьютеры соединялись последовательно друг за другом, с помощью кабельной системы. В этом случае использовали технологию стандарта «Ethernet» .

Ethernet – самый распространенный стандарт локальных вычислительных сетей. Под Ethernet обычно понимают любой из вариантов этой технологии: Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet. Все виды стандартов Ethernet используют один и тот же метод разделения среды передачи данных – метод CSMA/CD – метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий.

В более узком смысле Ethernet – это сетевой стандарт, со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Исторические первые сети технологии Ethernet были созданы на коаксиальном кабеле. В дальнейшем были определены и другие спецификации физического уровня для этого стандарта. Физические спецификации технологии Ethernet на сегодняшний день включают среды передачи данных:

-          10 Base-5 – коаксиальный кабель диаметром 0,5 дюйма, называемый “толстым” коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента 500 метров без повторителей;

-          10 Base-2 – коаксиальный кабель диаметром 0,25 дюйма, называемый “тонким” коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента – 185 метров без повторителей;

-          10 Base-Т – кабель на основе неэкранированной витой пары (UTP) категории 3. Образует звездообразную топологию на основе концентратора. Расстояние между концентратором и конечным узлом не более 100 метров;

-          10 Base-F – волоконно-оптический кабель. Топология аналогична топологии стандарта 10 Base-Т. Имеется несколько вариантов этой спецификации – FOIRL (расстояние до 1000 метров), 10 Base-FL (до 2000 метров), 10 Base-FB (до 2000 метров).

Число 10 в указанных названиях обозначает битовую скорость передачи данных этих стандартов – 10 Мбит/с.

Важным явлением в сетях Ethernet является коллизия – ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде. Это является - следствие принятого случайного метода доступа.

Но со временем количество компьютеров увеличилось, и передача данных по шине стала невозможна из-за потери скорости. В этом случае на предприятии решили использовать топологию построения сети ЗВЕЗДА. В данном же случае имеется сервер, к которому непосредственно подключаются все компьютеры, участвующие в локальной вычислительной сети. Для построения сети была выбрана и применена технология «Fast Ethernet» и в настоящее время уже используется «Gigabit Ethernet».

Fast Ethernet: в 1995 г. комитет IEEE 802.3 принял спецификацию Fast Ethernet в качестве стандарта 802.3u, который не является самостоятельным стандартом, а представляет собой дополнение к существующему стандарту 802.3. Уровни MAC и LLC в Fast Ethernet остались абсолютно теми же, что и в Ethernet. Метод доступа также остался старым – CSMA/CD. Это обеспечивало преемственность и согласованность сетей 10 Мбит/с и 100 Мбит/с. Все отличия технологии Fast Ethernet и Ethernet сосредоточенны на физическом уровне. Более сложная структура физического уровня технологии вызвана тем, что в ней используется три варианта кабельных систем:

-          волоконно-оптический многомодовый кабель, используется два волокна;

-          витая пара категории 5, используется 2 пары;

-          витая пара категории 3, используется 4 пары.

Коаксиальный кабель в число разрешенных сред передачи данных технологии Fast Ethernet не входит. Сети на этой технологии всегда имеют иерархическую древовидную структуру, построенную на концентраторах. Диаметр сети сокращен до 200 м (для сети на основе концентратора). Скорость, в сравнении с Ethernet, увеличена в 10 раз за счет уменьшения межкадровой задержки. Технология работает в полнодуплексном режиме. Стандарт 802.3u установил 3 различных спецификации для физического уровня Fast Ethernet, дал им следующие названия:

-          100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 5 или экранированной витой паре STP type 1. Максимальная длина сегмента–100 м;

-          100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 3,4 или 5. Максимальная длина сегмента – 100 м;

-          100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля, используется два волокна. Максимальная длина сегмента – 412 м (полудуплекс), 2 км (полный дуплекс).

Gigabit Ethernet: достаточно быстро после появления на рынке продуктов Fast Ethernet сетевые интеграторы и администраторы почувствовали определенные ограничения при построении корпоративных сетей. Во многих случаях серверы, подключенные по 100-мегабитному каналу, перегружали магистрали сетей. Ощущалась потребность в следующем уровне иерархии скоростей. В связи с этим в июне 1995 года исследовательской группе по изучению высокоскоростных технологий IEEE было предписано заняться рассмотрением возможности выработки стандарта Ethernet с ещё большей битовой скоростью. Окончательно стандарта на витой паре категории 5 был принят в 1999 году. Скорость передачи в Gigabit Ethernet составляет 1000 Мбит/с. Разработчики сохранили большую степень преемственности с технологиями Ethernet и Fast Ethernet: те же форматы кадров, работают в полудуплексном и полнодуплексном режимах, поддерживая на разделяемой среде тот же метод доступа CSMA/CD с минимальными изменениями. Летом 1998 года был принят стандарт 802.3z, который определяет использование в качестве физической среды трёх типов кабеля: многомодового оптоволоконного (расстояние до 500м), одномодового оптоволоконного (расстояние до 5000 м) и двойного коаксиального(twin ax), по которому данные передаются по двум медным экранированным проводникам на расстояние до 25 метров.

Специальная рабочая группа 802.3ab разработала вариант Gigabit Ethernet на UTP категории 5. для обеспечения скорости в 1000 Мбит/с используется одновременная передача данных по четырём неэкранированным витым парам, скорость в 250 Мбит/с.