Материал: 840

160

7 ОБОРУДОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СЕТЕЙ

7.1Типовой состав оборудования вычислительной сети

Фрагмент вычислительной сети (рис. 7.1) включает основные типы коммуникационного оборудования, применяемого сегодня для образования локальных сетей и соединения их через глобальные связи друг с другом. Для построения локальных связей между компьютерами используются различные виды кабельных систем, сетевые адаптеры, концентраторы-повторители, мосты, коммутаторы и маршрутизаторы. Для подключения локальных сетей к глобальным используются специальные выходы (WAN-порты) мостов и маршрутизаторов. Для подключения к цифровым каналам связи используются TA — терминальные адаптеры сетей ISDN и устройства обслуживания цифровых выделенных каналов типа CSU/DSU и т.п. При передаче данных по аналоговым линиям применяется модемная связь.

Рис. 7.1 — Фрагмент вычислительной сети

161

Задачи надежного обмена двоичными сигналами по линиям связи в локальных сетях решают сетевые адаптеры, а в глобальных сетях — аппаратура передачи данных. Это оборудование кодирует и декодирует информацию, синхронизирует передачу электромагнитных сигналов по линиям связи и проверяет правильность передачи.

Важной характеристикой сети является топология — тип графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (иногда и другое оборудование, например концентраторы), а ребрам — физические связи между ними. Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от конфигурации логических связей между узлами сети. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети.

Для вычислительных сетей характерны как индивидуальные линии связи между компьютерами, так и разделяемые, когда одна линия связи попеременно используется несколькими компьютерами. В последнем случае возникают как чисто электрические проблемы обеспечения нужного качества сигналов при подключении к одному и тому же проводу нескольких приемников и передатчиков, так и логические проблемы разделения времени доступа к этим линиям

7.2 Кабельная система

Для построения локальных связей в вычислительных сетях в настоящее время используются различные виды кабелей — коаксиальный кабель, кабель на основе экранированной и неэкранированной витой пары и оптоволоконный кабель. Наиболее популярным видом среды передачи данных на небольшие расстояния

(до 100 м) становится неэкранированная витая пара, которая включена практически во все современные стандарты и технологии локальных сетей и обеспечивает пропускную способность до 100 Мб/c. Оптоволоконный кабель широко применяется как для построения локальных связей, так и для образования магистралей глобальных сетей. Оптоволоконный кабель может обеспечить очень высокую пропускную способность канала (до нескольких десятков Гб/с) и передачу на значительные расстояния (до не-

162

скольких десятков километров без промежуточного усиления сигнала). В качестве среды передачи данных в вычислительных сетях используются также электромагнитные волны различных частот — КВ, УКВ, СВЧ. Однако пока в локальных сетях радиосвязь используется только в тех случаях, когда оказывается невозможной прокладка кабеля. Это объясняется, прежде всего, недостаточной надежностью сетевых технологий, построенных на использовании электромагнитного излучения. Для построения глобальных каналов этот вид среды передачи данных используется шире — на нем построены спутниковые каналы связи и наземные радиорелейные каналы, работающие в зонах прямой видимости в СВЧ-диапазонах.

Согласно зарубежным исследованиям, 70 % времени простоев обусловлено проблемами, возникшими вследствие низкого качества применяемых кабельных систем. Поэтому так важно правильно построить фундамент сети — кабельную систему. В последнее время в качестве такой надежной основы все чаще используется структурированная кабельная система. Структури-

рованная кабельная система (Structured Cabling System, SCS) —

это набор коммутационных элементов (кабелей, разъемов, коннекторов, кроссовых панелей и шкафов), а также методика их совместного использования, которая позволяет создавать регулярные, легко расширяемые структуры связей в вычислительных сетях.

Преимущества структурированной кабельной системы:

Универсальность. Структурированная кабельная система при продуманной организации может стать единой средой для передачи компьютерных данных в локальной вычислительной сети, организации локальной телефонной сети, передачи видеоинформации и даже передачи сигналов от датчиков пожарной безопасности или охранных систем. Это позволяет автоматизировать многие процессы по контролю, мониторингу и управлению хозяйственными службами и системами жизнеобеспечения.

Увеличение срока службы. Срок старения хорошо структурированной кабельной системы может составлять 8—10 лет.

Уменьшение стоимости добавления новых пользователей

иизменения их мест размещения. Стоимость кабельной системы в основном определяется не стоимостью кабеля, а стоимостью работ по его прокладке. Поэтому более выгодно провести одно-

163

кратную работу по прокладке кабеля, возможно с большим запасом по длине, чем несколько раз выполнять прокладку, наращивая длину кабеля. Это помогает быстро и дешево изменять структуру кабельной системы при перемещениях персонала или смене приложений.

Возможность легкого расширения сети. Структуриро-

ванная кабельная система является модульной, поэтому ее легко наращивать, позволяя легко и ценой малых затрат переходить на более совершенное оборудование, удовлетворяющее растущим требованиям к системам коммуникаций.

Обеспечение более эффективного обслуживания. Струк-

турированная кабельная система облегчает обслуживание и поиск неисправностей по сравнению с шинной кабельной системой.

Надежность. Структурированная кабельная система имеет повышенную надежность поскольку обычно производство всех ее компонентов и техническое сопровождение осуществляется одной фирмой-производителем.

7.3 Сетевые адаптеры

Сетевой адаптер (Network Interface Card, NIC) — это пе-

риферийное устройство компьютера, непосредственно взаимодействующее со средой передачи данных, которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами. Это устройство решает задачи надежного обмена двоичными данными, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, по внешним линиям связи. Как и любой контроллер компьютера, сетевой адаптер работает под управлением драйвера операционной системы и распределение функций между сетевым адаптером и драйвером может изменяться от реализации к реализации. В большинстве современных стандартов для локальных сетей предполагается, что между сетевыми адаптерами взаимодействующих компьютеров устанавливается специальное коммуникационное устройство (кон-

центратор, мост, коммутатор или маршрутизатор), которое берет на себя некоторые функции по управлению потоком данных.

164

Сетевые адаптеры различаются по типу и разрядности внутренней шины данных, используемой в компьютере — ISA, EISA, PCI, MCA.

Сетевой адаптер обычно выполняет следующие функции:

Оформление передаваемой информации в виде кадров определенного формата. Кадр имеет несколько служебных полей, среди которых имеется адрес компьютера назначения и контрольная сумма кадра, по которой сетевой адаптер станции назначения делает вывод о корректности доставленной по сети информации.

Получение доступа к среде передачи данных. В последних стандартах и технологиях локальных сетей наметился переход от использования разделяемой среды передачи данных к использованию индивидуальных (иногда виртуальных) каналов связей компьютера с коммуникационными устройствами сети, как это всегда делалось в телефонных сетях. Технологиями, использующими индивидуальные линии связи, являются 100VG-AnyLAN, ATM и коммутирующие модификации традици-

онных технологий — switching Ethernet, switching Token Ring и switching FDDI. При использовании индивидуальных линий связи

вфункции сетевого адаптера часто входит установление соединения с коммутатором сети.

Кодирование последовательности бит кадра последовательностью электрических сигналов при передаче данных и декодирование при их приеме. Кодирование должно обеспечить передачу исходной информацию по линиям связи с определенной полосой пропускания и определенным уровнем помех таким образом, чтобы принимающая сторона смогла распознать с высокой степенью вероятности посланную информацию. Так в ЛВС используются широкополосные кабели, и сетевые адаптеры не используют модуляцию сигнала, необходимую для передачи дискретной информации по узкополосным линиям связи (например, телефонным каналам тональной частоты), а передают данные с помощью импульсных сигналов.

Преобразование информации из параллельной формы в последовательную и обратно. Эта операция связана с тем, что для упрощения проблемы синхронизации сигналов и удешевления линий связи в вычислительных сетях информация передается в