Архитектуры локальных компьютерных сетей

Наиболее распространенными решениями для локальных сетей являются архитектуры Ethernet и Token Ring, нередко еще используется Arcnet, для Macintosh характерно использование Apple Talk и Ether Talk.

Различия между названными архитектурами весьма значительны. Существенны различия и в используемом оборудовании (кабельных соединениях, контроллерах, электрических характеристиках и т. п.) в соответствующих сетях. Поэтому эти три типа сетей образовали отдельные области в промышленности локальных сетей.

Ethernet — архитектура сетей с разделяемой средой и широковещательной передачей (все узлы получают пакет одновременно) и методом доступа CSMA/CD. Стандарт определен документом IEEE802.3. Физическая архитектура Ethernet была разработана в середине 1970;х гг. в Исследовательском центре фирмы «Хегох» и используется многими поставщиками сетей. Согласно данной архитектуре компьютер выдает в сеть сообщение без предварительных запросов на передачу. Сообщение передается в сети во всех направлениях и доходит до каждого подключенного компьютера. Однако реагирует на него только тот компьютер, которому это сообщение адресовано, поскольку сообщение содержит его сетевой адрес. Затем «принимающий» компьютер, распознав и приняв сообщение, передает в сеть подтверждение приема, снабдив его сетевым адресом «передававшего» компьютера (этот адрес также присутствует в исходном сообщении).

Ethernet имеет шинную или звездообразную топологию.

В сети Ethernet на физическом уровне применяются многие типы кабеля. Кабель может прокладываться отрезками. Однако сеть Ethernet может включать в себя любое число отрезков кабеля, соединенных специальными «повторителями». При этом необходимо выполнение одного условия: между двумя ПК должен быть один соединяющий их путь, его длина не должна превышать 1500 м и на нем не должно быть более двух повторителей. При расширении сети Ethernet и увеличении числа станций локальной сети ее производительность может существенно снизиться. Это связано с тем, что в данной сети реализуется совместно используемая среда передачи данных и, когда информацию передает множество станций, возникает перегрузка сети (число конфликтов превышает число успешных передач).

Физическая архитектура Arcnet была разработана в начале 1970;х гг. фирмой «Datapoint Corp». В данной сети используется схема передачи маркера со звездообразной, шинной или древовидной топологией. Применяются три типа кабелей: коаксиальный, UTP и волоконно-оптический.

Согласно данной архитектуре компьютер может передать свое сообщение в сеть только после получения специального служебного маркера. Маркер представляет собой специальную последовательность битов. Он перемещается по сети от компьютера к компьютеру в порядке возрастания их системных номеров. Системные номера компьютеров в сети Arcnet находятся в диапазоне 0−255. Достигнув старшего номера, маркер переходит к младшему и снова движется в сторону возрастания номеров. Получив маркер, компьютер может передавать в сеть один пакет данных общим объемом до 512 байт: к маркеру добавляется сетевой номер (адрес) компьютера, которому передается сообщение, собственный сетевой номер и 508 байт данных. Этот пакет далее последовательно переходит в сети от одного компьютера к другому, пока не достигнет адресата. Если объема одного пакета окажется недостаточно для передачи сообщения, то передача выполняется за несколько проходов маркера по сети. Поэтому метод Arcnet называют методом доступа с эстафетной передачей в сетях со звездообразной топологией.

Архитектура Token Ring была разработана в 1984 г. фирмой IBM. Эта сеть оказала большое влияние на промышленность локальных сетей. Поставщиками сетевого программного обеспечения для сетей Token Ring являются такие фирмы, как «Novell», «3Com». В сети Token Ring также используется передача маркера. Сеть Token Ring имеет кольцевую топологию при соединении компьютеров. Согласно данному методу компьютер, получив пустой маркер, может заполнить его сообщением любой длины. Сформированное сообщение — кадр — перемещается по сети, и каждый компьютер копирует кадр в свою память, а затем помечает его пометкой «принято». Передававший компьютер, получив свой кадр уже обработанным, удаляет его из сети. Сети Token Ring имеют механизм приоритета, что позволяет выделять определенные компьютеры для ускоренного обслуживания. Предусмотрена возможность отключения неисправного компьютера от сети.