Производные базовых топологий

Расширенная звездообразная топология

При такой топологии рабочие станции подключаются к нескольким концентраторам, которые в свою очередь, подключаются к одному центральному.

Плюсы: высокая отказоустойчивость (при выходе из строя одного концентратора сеть продолжает функционировать), поддержка большого числа узлов.

Минусы: высокая цена, невозможность использования более 4 концентраторов без применения коммутации.

Двукольцевая топология

Эта топология представляет собой два кольца, первое из которых является основным, а второе используется при сбое на первом.

Плюсы: высокая отказоустойчивость

Минусы: высокая цена, большой расход кабеля.

Полносвязная топология

Каждый компьютер соединен с каждым. Значит, должно быть большое количество коммуникационных портов на каждом компьютере. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная линия связи. Это обеспечивает максимальную скорость передачи данных и очень высокую отказоустойчивость.

Минусы: так можно соединить небольшое число узлов (определяется числом портов).

Такая топология может применяться на высоких уровнях иерархии для соединения промежуточного оборудования (концентраторов, коммутаторов).

Открытые системы и проблемы стандартизации

Уровни сетевой архитектуры

Суть сети – соединение разного оборудования, поэтому проблема совместимости является очень острой. Нужны общепринятые правила построения оборудования и организации взаимодействия. Поэтому все развитие компьютерной отрасли отражено в стандартах. На ранних этапах развития компьютерных сетей процесс приема и передачи данных определялся каждой фирмой по своим фирменным закрытым стандартам. Приложения, работающие на оборудовании различных поставщиков, обмениваться данными не могли. Назрела необходимость принятия стандартных процедур взаимодействия. Основой этой стандартизации стал многоуровневый подход к разработке средств взаимодействия.

Одним из приемов решения сложных задач является декомпозиция. При этом сложная задача разбивается на несколько более простых задач (модулей). Множество модулей разбивается на уровни. Множеству модулей, составляющих один уровень нужна информация только от непосредственно нижнего уровня. Между собой модули одного уровня не взаимодействуют. Результаты работы модулей передаются только на непосредственно верхний уровень. (пример: динамическое программирование).

С помощью этой схемы представляются уровни сетевого взаимодействия.

В процессе обмена участвуют две машины. С одной пользователь отправляет текстовое сообщение. Потом оно в виде электрических сигналов проходит по кабелям. При приеме эти сигналы опять преобразуются в текст.

При передаче сообщения надо согласовать все уровниприема (уровень и форма эл. сигналов, способ определения длины сообщения, метод контроля корректности и т.п.).

Протокол – формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которым обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне в разных узлах.

Стек протоколов – это иерархический набор протоколов, достаточный для взаимодействия узлов сети.

Так как связь компьютеров идет через различные устройства, протоколы реализуются не только компьютерами, но и концентраторами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами.

Рис. 2 Передача сообщения

Модули,находящиеся в одном узле взаимодействуют в соответствии с определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений.

Интерфейс – правила взаимодействия модулей одного узла. Он определяет набор сервисов, предоставляемых данным уровнем соседнему.

Средства каждого уровня должны обрабатывать свой протокол и интерфейсы соседних уровней.

Адресация узлов

Адрес – это уникальный идентификатор узла в сети. В современных сетях для адресации узлов применяются приведенные ниже схемы.

Аппаратные. Эти адреса чаще всего назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как назначаются централизовано. Для узлов, входящих в локальные сети это МАС-адрес сетевого адаптера, например, 11-А0-17-3D-BC-01.Для всех существующих технологий локальных сетей МАС-адрес имеет 6-ти байтовый формат: старшие 3 байта – идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем. Для узлов, входящих в глобальные сети, такие как Х.25 или frame relay, локальный адрес назначается администратором глобальной сети.

Аппаратные адреса относятся к классу плоских адресов. Это означает, что множество адресов никак не структурировано. Отличная от этой схема адресации – иерархическая, в которой адресное пространство представляет собой вложенные друг в друга подгруппы (пример: почтовый адрес, состоящий из страны, региона, города, улицы и т.д.).

Примером иерархических числовых адресов являются сетевые IP- и IPX-адреса. Такой адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center). Номер узла должен быть уникален внутри сети. Соответствие между IP-адресом и МАС-адресом определяется протоколом разрешения адреса (Address Resolution Protocol, ARP). В ARP-таблице содержится информация о соответствии между IP-адресом и МАС-адресом, а также динамическая или статическая это запись.

Для удобства восприятия существуют иерархические символьные адреса. Они так же являются уникальными идентификаторами узлов, но несут смысловую нагрузку (например, mail.nnov.ru). Соответствие между IP-адресом и символьным именем храниться в таблице. За нее отвечает служба – система доменных имен (Domain Name System, DNS).