ТЕМА 3. ЛОКАЛЬНІ КОМП'ЮТЕРНІ МЕРЕЖІ

ПЛАН-КОНСПЕКТ до уроку № 22 (КСІМ)

Тема: Класифікація локальних комп’ютерних мереж функції і основні характеристики. Методи доступу до середовища   передачі даних.

План

1. Види класифікацій локальних обчислювальних мереж (ЛОМ).
2. Мережеве обладнання.
3. Методи доступу до середовища передачі даних.

ВИДИ КЛАСИФІКАЦІЙ (ЛОМ)

Широка і постійно зростаюча номенклатура локальних обчислювальних мереж, мережні програмні продукти і технології покладають на потенційного користувача складну задачу вибору потрібної системи з великої кількості існуючих. Сьогодні в світі нараховується десятки тисяч різних локальних обчислювальних мереж і для їх розгляду корисно мати систему класифікації. Усталеної класифікації локальних мереж наразі не існує, але  можна виявити певні класифікаційні ознаки за:

• призначенням: керуючі (організаційними, технологічними, адміністративними та ін. процесами); інформаційні (інформаційно-пошукові), розрахункові; інформаційно-розрахункові; обробки документальної інформації.
• типом використовуваних в мережі ЕОМ: однорідні (локальні обчислювальні мережі характеризуються і однотиповим складом абонентських засобів, приклад, тільки комплексами машинної графіки або тільки дисплеями); неоднорідні (локальні обчислювальні мережі містять різні класи ЕОМ (мікро, міні-, великі) і різні моделі всередині класів ЕОМ, а також різне абонентське обладнання.
• організацією передачі інформації: мережі з маршрутизацією інформації (при цьому абонентські системи можуть взаємодіяти по різних шляхах (маршрутах) передачі блоків даних, а для скорочення часу передачі здійснюється пошук найкоротшого за часом маршруту); мережі з селекцією інформації (при цьому всім абонентським системам доступні всі блоки даних, що передаються в мережі. Як правило, це пов’язано з тим, що локальна мережа з селекцією інформації будується на основі моноканалу).
• топологією мережі: Зіркоподібна - з’єднання каналів, приєднаних до різних абонентів в одній точці, яка називається центральним вузлом.

Кільцева - послідовне з’єднання абонентів з каналами передачі даних, внаслідок чого утворюється замкнуте кільце. Кожен абонент відіграє роль ретранслятора повідомлення з невеликою часовою затримкою.

Магістральна (шинна) - вигляд пасивного моноканалу (магістралі). Ця топологія найпоширеніша. Вона використовується у випадку, коли інформація передається рідко (в порівнянні з можливостями комп’ютерів), дані комплектуються в пакет, дістають адресу і після того, як магістраль стане доступною, відбувається передача повідомлення.

Ієрархічне з’єднання реалізується у вигляді ієрархії (декілька вузлів є підлеглими одного вузла).

• організацією управління;
• методах теледоступу;
• фізичних носіях сигналів;
• управлінню доступом до фізичного середовища передачі і так далі.

МЕРЕЖЕВЕ ОБЛАДНАННЯ

Технічні засоби комунікації: кабелі (екранована і неекранована кручена пара, коаксіальний, оптоволоконний), коннектори і термінатори, мережеві адаптери, повторювачі, розгалужувачі, мости, маршрутизатори, шлюзи, а також модеми, які дозволяють використовувати різні протоколи і топології в єдиній неоднорідній системі.

Мережева карта (адаптер) — пристрій для підключення ПК до мережевого кабеля.

В якості фізичного середовища для обміну інформацією використовують: товстий та тонкий коаксіальний кабель, оптоволоконний кабель і неекрановану кручену пару.

Для вирішення проблем міжмережевої взаємодії є різні інтерфейсні пристрої: повторювачі (repeater), мости (bridge), маршрутизатори (router), мости/маршрутизатори (bridge/router) і шлюзи (gateway). Основна відмінність між цими пристроями в тому, що повторювачі діють на 1-ому (фізичному) рівні, мости - на 2-ому рівні, маршрутизатори - на 3-ому (мережевому) рівні, а шлюзи - на 4-7 рівнях.

Повторювач — пристрій, який діє на фізичному рівні, призначений для компенсації затухання в середовищі передачі даних шляхом посилення сигналів з метою збільшення відстані їх розповсюдження.

Мости -     пристрої для з’єднання сегментів мережі, здійснюють передачу кадру з одного сегмента в інший по фізичній адресі станції отримувача, який виділяється із назви канального рівня, аналізують цілісність кадрів і відфільтровують пошкоджені.

Маршрутизатори - обмінюються між собою інформацією про топологію, стан мережі, працездатність каналів і доступність вузлів з метою вибору оптимального шляху для передачі пакету. Такий процес вибору маршрута за адресою абонентської системи, яка приймає пакет, називають маршрутизацією.

Шлюзи — потреба у них виникає тоді, коли об’єднують дві системи з різною архітектурою для переведення потоку даних між цими системами. Шлюз – це звичайна система, завдяки якій здійснюється пересилання пакетів з одного підключення на інше. Відправити інформацію, йому необхідно “знати”, що і куди треба переправити. При простій організації мережі можна використовувати статичні маршрути, які будуть знати і пам’ятати кожен шлюз. Для більш складних варіантів використовуються різні комерційні продукти і допоміжні прилади (роутери, маршрутизатори, сервери).  На мал. Робота шлюзу

Розгалужувач — пасивний пристрій для з’єднання більше двох кабельних сегментів.

Модем –    пристрій, призначений для обміну інформацією між віддаленими ПК по каналах зв’язку. Модем для підключення до комутованої телефонної лінії виконує перетворення комп’ютерних даних у звуковий аналоговий сигнал для передачі по телефонній лінії (модуляція), а також зворотнє перетворення (демодуляція). Модеми бувають: внутрішні - вставляються всередені системного блоку ПК, мають вбудований послідовний порт і отримують живлення від ПК; недорогі, основною характеристикою є швидкість. Зовнішні - окремі пристрої, які з’єднуються кабелем з послідовним портом ПК, тим же, до якого часто підключають мишу. Мають окремий блок живлення.

Факс-модем – пристрій, який забезпечує електронну передачу звичайного тексту, креслень, фотокарток, схем, документів, перетворення інформації в форму, придатну для передачі по існуючому каналу зв’язку, і формування на паперовому носії на приймальній стороні дубліката—факсиміле — вихідного документа. До складу будь-якого телефакса входять сканер для зчитування документа, модем, який передає і приймає інформацію по телефонній лінії, а також принтер, який друкує повідомлення на термо- або звичайному папері. В платах факс-модемів такі вузли, як сканер і принтер, відсутні. Інформація представлена тільки в «електронному» вигляді.

МЕТОДИ ДОСТУПУ ДО СЕРЕДОВИЩА ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ

Метод доступу – набір правил, які визначають, як комп'ютер повинен відправляти і приймати дані. При спробі одночасної передачі даних по мережі пакети  стикаються, інформація псується – виникає колізія.

У мережах Ethernet використовується метод доступу до середовища передачі даних, який називається методом колективного доступу (з визначенням несучої і виявленням колізій). Важливою проблемою передачі даних по мережі з комутацією пакетів, є проблема одночасної передачі даних декількома комп'ютерами. Оскільки одночасно в мережі може бути присутньо тільки один пакет, то доступ комп'ютерів до середовища передачі повинен певним чином упорядковуватися. На даний час існує три основні методи управління доступом до середовища передачі: «Виявлення колізій», «Попередження колізій» і «Передача маркера».

Метод виявлення колізій

Повна назва цього методу— «Множинний доступ до мереж з перевіркою несення і виявленням колізій». Метод припускає, що перед передачею даних комп'ютер, що передає, повинен переконатися у «вільному стані» лінії, а в процесі передачі — «прослуховувати» канал. При виявленні колізії (зіткнення з «чужими даними») він повинен припинити передачу і спробувати відновити її через певний проміжок часу. Звичайно цей спосіб використовується в мережах з топологією «шина». Детальний опис дій:

Передаючий перевіряє мережу -  Несуча відсутня - Можна передавати
Передаючий  перевіряє мережу - Несуча виявлена - передавати не можна - очікування
Після Виявлення колізії передаючий комп'ютер зобов'язаний припинити передачу, зробити паузу, потім може знову спробувати передавати

Метод попередження колізій

Повна назва цього методу— «Множинний доступ до мереж з перевіркою несення і попередженням колізій». Цей метод також припускає, що передаючий комп'ютер перед початком передачі визначає зайнятість каналу. Переконавшись в тому, що кабель вільний, він оповіщає інші комп'ютери про початок передачі, попереджаючи тим самим можливість одночасної посилки даних. Головний недолік цього методу полягає у значному об'ємі широкомовної розсилки1]. Детальний опис дій:

Передаючий перевіряє мережу - Несуча відсутня - Сигналізує про намір передавати -Передає

Метод передачі маркера Token Passing

Принцип цього методу достатньо простий. Для того, щоб передати дані, комп'ютер повинен одержати дозвіл. Для цього він повинен «зловити» пакет даних спеціального виду — маркер. Маркер переміщається по замкнутому колу від одного комп'ютера до іншого. Одержавши маркер, комп'ютер може передати його далі або замість нього відправити пакет з даними. Коли дані досягнуть комп'ютера-одержувача, той, у свою чергу, повинен знову «виставити» в мережу маркер. Такий алгоритм використовується, як правило, в мережах з топологією кільце. Майже всі сучасні адаптери мають режими, в яких «чужі» кадри не відкидаються, а приймаються і обробляються. Це необхідно для функціонування спеціального програмного забезпечення, призначеного для аналізу структури інформаційних потоків всередині мережі.

ПЕРЕВІРКА ПЕРВИННИХ ЗНАНЬ

1. Назвіть ознаки за якими класифікують локальні обчислювальні мережі.
2. Назвіть функції згідно з класифікацією.
3. Поясніть функціонування мережі по топології «кільце».
4. Які є типи з’єднання локальних обчислювальних мереж?
5.  Які є методи доступу до середовища передачі даних?
6. Що таке колізія?