RękoDzielni - Forum u Maranty

[Don Emilio]

Każda technika sieci lokalnych cechuje się określoną szybkością, zasięgiem i kosztem. Projektant określa maksymalną odległość między węzłami sieci (zwykle nie przekracza ona kilkuset metrów). Z tego powodu sieci lokalne nadają się głównie do łączenia komputerów e obrębie budynku. Niestety ludzie współpracujący przy użyciu sieci komputerowej nie zawsze pracują w pomieszczeniach odległych zaledwie o kilkaset metrów.
Ograniczenie zasięgu sieci jest zasadniczą częścią projektu sieci lokalnej. Przy projektowaniu techniki sieciowej inżynierowie określają przepustowość, maksymalne opóźnienie i zasięg, które można osiągnąć przy planowanym koszcie. W celu obniżenia ceny urządzeń, sieci lokalne korzystają zwykle ze wspólnego ośrodka transmisyjnego, na przykład szyny lub pierścienia. W związku z tym technika sieciowa musi uwzględniać metody zapewniające poszczególnym stacjom sprawiedliwy dostęp do ośrodka transmisyjnego. W niektórych technikach o topologii szynowej jest na przykład używana metoda CSMA/CD, a techniki o topologii pierścieniowej wykorzystują krążący znacznik.
Potrzeba wprowadzenia metody zapewniającej sprawiedliwy dostęp komputerów do sieci jest jedną z głównych przyczyn ograniczenia zasięgu sieci. Szybkość działania dwóch najpopularniejszych metod kontroli dostępu do nośnika, jakimi są CSMA/CD i przekazywanie znacznika, zależy liniowo od rozmiaru sieci (maksymalnej odległości między komputerami). Aby zapewnić dostatecznie małe opóźnienia, w technikach korzystających z tych metod nakłada się ograniczenia na długość kabli sieciowych.

Inne ograniczenie wynika z tego, że urządzenia sieciowe wysyłają sygnał o określonej mocy. Ponieważ tłumienie sygnału elektrycznego zależy od długości kabla, sygnał nie może więc być przesłany na dowolnie dużą odległość. Aby zapewnić wszystkim stacjom w sieci odbiór dostatecznie silnych sygnałów, nakłada się ograniczenia na maksymalną długość kabli.



Rozszerzanie za pomocą światłowodów.


Najprostsza metoda rozszerzania sieci lokalnej polega na zastosowaniu światłowodów i pary modemów optycznych w celu wydłużenia odległości między komputerem i nadajnikiem-odbiornikiem. Światłowód ma bardzo małe opóźnienia i dużą przepustowość, co pozwala na połączenie komputera z odległą siecią lokalną. W jednej z wersji sprzęt rozszerzający włącza się między komputery a nadajnik-odbiornik. Na każdym końcu światłowodu jest potrzebny jeden modem optyczny. Każdy z modemów optycznych ma dwa rodzaje układów; układ elektroniczny do konwersji między sygnałami AUI a danymi w postaci cyfrowej oraz układ do konwersji między sygnałami elektrycznymi a optycznymi, który zmienia dane cyfrowe na impulsy światła wędrujące światłowodem. Opisane układy muszą wykonywać konwersji w obu kierunkach, aby komputer podłączony przez taki modem mógł wysyłać i odbierać ramki.

Główną zaletą modemów optycznych jest możliwość podłączenia komputera do odległej sieci lokalnej bez konieczności modyfikacji samej sieci lub tego komputera. Opóźnienia sygnałów w światłowodzie są małe, a przepustowość duża, opisana metoda umożliwia więc stosowanie łączy optycznych o długości do kilku kilometrów. Opisane rozwiązanie jest najczęściej stosowane do łączenia sieci w sąsiednich budynkach.




Wzmacniaki.


Jeden z powodów ograniczenia zasięgu sieci lokalnych wynika z tłumienia sygnałów elektrycznych. W niektórych technikach sieciowych stosuje się wzmacniaki, aby obejść to ograniczenie. Wzmacniak jest zwykle urządzeniem analogowym, które stale monitoruje sygnał w obu kablach, które łączy. Po wykryciu sygnału w jednym kablu przekazuje jego wzmocnioną kopię do drugiego kabla. Wzmacniak łączy dwa kable sieci ethernet zwane segmentami. Każdy z segmentów jest standardowo zakończony terminatorem. Wzmacniaki nie interpretują formatów ramek ani adresów fizycznych sieci. Są podłączone bezpośrednio do kabla sieciowego i przekazują kopie sygnałów elektrycznych, nie czekając na przesłanie kompletnej ramki. Jeden wzmacniak umożliwia podwojenie długości segmentu sieci ethernet. Stosując dwa wzmacniaki można już połączyć trzy segmenty sieci. Wzmacniaki przekazują wszystkie sygnały między segmentami, zatem komputer przyłączony do jednego segmentu może się swobodnie komunikować z komputerem w innym segmencie.

W sieci ze wzmacniakami komputery nie są w stanie stwierdzić czy są podłączone do tego samego czy do różnych segmentów. Każdy wzmacniak łączący segmenty w sieci wprowadza dodatkowe opóźnienie. Stosowana w Ethernecie metoda wykrywania kolizji CSMA/CD działa poprawnie tylko w przypadku dostatecznie małych opóźnień. Jeśli opóźnienie jest za duże ta metoda zawodzi. W rzeczywistości standard Ethernet przewiduje stosowanie wzmacniaków i stanowi, że sieć może nie działać poprawnie, jeśli dowolną parę komputerów oddzielają więcej niż cztery wzmacniaki.

Wzmacniaki mają kilka wad. Najważniejsza wynika z tego, że wzmacniaki nie interpretują zawartości ramek. Przekazują tylko sygnały między segmentami sieci, niezależnie od tego, czy są to poprawne ramki, czy jakieś inne sygnały. Jeśli w jednym z segmentów wystąpi kolizja, to odpowiadający jej sygnał zostanie powtórzony we wszystkich segmentach sieci. Podobnie dowolne zakłócenia elektryczne (np. spowodowane przez burzę) również zostaną wiernie powtórzone w całej sieci.




Mosty.


Most, podobnie jak wzmacniak jest urządzeniem elektronicznym, które umożliwia połączenie dwóch osobnych segmentów sieci lokalnej. Most, w przeciwieństwie do wzmacniaka, przekazuje tylko pełne ramki i jest wyposażony w standardowe interfejsy sieciowe, podobnie jak komputer. Most odbiera sygnały z każdego segmentu w trybie odbioru wszystkich ramek. Po odebraniu ramki z jednego segmentu sprawdza, czy jest ona poprawna, a potem przekazuje ją do drugiego segmentu (jeżeli jest taka potrzeba). W ten sposób dwa segmenty sieci połączone mostem zachowują się jak jeden segment sieci fizycznej. W każdym segmencie używa się tej samej technologii i identycznego formatu ramek, dwa komputery nie mogą zatem stwierdzić, czy są przyłączone do jednego czy, do różnych segmentów sieci.

Typowy most jest w zasadzie zupełnie normalnym komputerem wyposażonym w procesor, pamięć i dwa interfejsy sieciowe. Jest jednak przeznaczony do konkretnego zadania, nie wykonuje zatem żadnych programów użytkowych. Jego procesor wykonuje kod zapisany w pamięci ROM.

Mosty są popularniejsze niż wzmacniaki, gdyż ułatwiają izolowanie problemów. Jeśli dwa segmenty połączone są za pomocą wzmacniaka i w jednym pojawią się zakłócenia elektryczne, to wzmacniak przekaże je do drugiego segmentu sieci. Jeśli natomiast podobna sytuacja wystąpi w sieci z segmentami połączonymi mostem, to most porzuci uszkodzoną ramkę zawierającą błąd, nie wprowadzając zakłóceń do działania drugiego segmentu sieci. W ten sposób most ogranicza wpływ zakłóceń w jednym segmencie na działanie drugiego segmentu.



Przełączanie.


Technika sieciowa umożliwia przełączanie, jeżeli sprzęt sieciowy zawiera urządzenie elektroniczne, z którym jest połączony jeden lub więcej komputerów i które pozwalają na przesyłanie danych między komputerami. Mówiąc ściślej, sieć lokalna z przełączaniem składa się z pojedynczego urządzenia elektronicznego przekazującego pakiety między komputerami. Fizycznie przełącznik przypomina koncentrator. Koncentrator jest pojedynczym pudełkiem, które jest wyposażone w wiele portów. Do każdego portu przyłącza się jeden komputer. Różnica między przełącznikiem a koncentratorem polega na ich zasadzie działania: koncentrator symuluje wspólne medium sieci, a przełącznik symuluje sieć lokalną z mostami, w której do każdego segmentu przyłączony jest tylko jeden komputer.

Zasadnicza zaleta używania sieci lokalnej z przełącznikiem zamiast sieci z koncentratorem jest taka sama, jak zaleta łączenia segmentów za pomocą mostów zamiast wzmacniaków. Koncentrator symuluje jeden segment sieci, do którego są przyłączone wszystkie komputery, więc co najwyżej dwa komputery naraz mogą wymieniać informacje. Zatem maksymalna przepustowość koncentratora wynosi S - szybkość, z jaką pojedynczy komputer jest w stanie wysłać dane do sieci lokalnej. W sieci z przełączaniem każdy komputer jest przyłączony do osobnego symulowanego segmentu sieci. Segment taki jest zajęty tylko wtedy, gdy przyłączony do niego komputer wysyła lub odbiera informacje. Dzięki temu przełącznik umożliwia równoczesne wysyłanie pakietów przez połowę przyłączonych do niego komputerów. Dzięki temu maksymalna teoretyczna przepustowość przełącznika wynosi SN/2, gdzie S jest szybkością wysyłania danych przez pojedynczy komputer, a N jest łączną liczbą komputerów przyłączonych do przełącznika.

Stosując przełączanie, uzyskuje się większą łączną przepustowość sieci niż stosując koncentrator, ale jest to znacznie droższa metoda w przeliczeniu na jeden podłączony komputer. W celu ograniczenia kosztów część organizacji stosuje rozwiązanie kompromisowe: zamiast przyłączać jeden komputer do każdego portu przełącznika, do przełącznika podłącza się koncentratory, a dopiero do koncentratorów komputery. W wyniku tego otrzymuje się sieć bardziej podobną do sieci z mostami: każdy koncentrator odpowiada jednemu segmentowi sieci, a przełącznik pełni rolę zestawu mostów, które spinają te segmenty w jedną całość. Taka sieć zachowuje się również podobnie do sieci z mostami: komputery przyłączone do jednego koncentratora muszą dzielić między siebie czas nadawania, ale komunikacja między komputerami przyłączonymi do różnych komputerów może odbywać się niezależnie.

Kto ocenił?