Αρχιτεκτονική δικτύου. Δομή και εξοπλισμός δικτύου δεδομένων

Η έννοια της «αρχιτεκτονικής δικτύου» περιλαμβάνει τη συνολική δομή του δικτύου, δηλαδή όλα τα στοιχεία που κάνουν τη λειτουργία του δικτύου, συμπεριλαμβανομένου του υλικού και του λογισμικού συστήματος. Εδώ θα συνοψίσουμε τις πληροφορίες που έχουν ήδη ληφθεί σχετικά με τους τύπους των δικτύων, τις αρχές λειτουργίας τους, τα περιβάλλοντα και τις τοπολογίες. Η αρχιτεκτονική δικτύου είναι ο συνδυασμός προτύπων, τοπολογιών και πρωτοκόλλων που απαιτούνται για τη δημιουργία ενός λειτουργικού δικτύου.

Ethernet

Το Ethernet είναι η πιο δημοφιλής αρχιτεκτονική σήμερα. Χρησιμοποιεί μετάδοση στενής ζώνης με ταχύτητα 10 Mbit/s, τοπολογία "bus" και CSMA/CD για τη ρύθμιση της κυκλοφορίας στο κύριο τμήμα καλωδίων.

Το μέσο Ethernet (καλώδιο) είναι παθητικό, που σημαίνει ότι λαμβάνει ισχύ από τον υπολογιστή. Κατά συνέπεια, θα σταματήσει να λειτουργεί λόγω φυσικής βλάβης ή λανθασμένης σύνδεσης του τερματιστή.

Ρύζι. ΚαθαράEthernetΤοπολογία "bus" με τερματιστές στα δύο άκρα του καλωδίου

Ένα δίκτυο Ethernet έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

παραδοσιακή τοπολογία γραμμικός δίαυλος.

άλλες τοπολογίες star-bus;

τύπος μετάδοσης στενής ζώνης;

μέθοδος πρόσβασης CSMA/CD;

Ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων 10 και 100 Mbit/s.

καλωδιακό σύστημα παχύ και λεπτό ομοαξονικό.

Μορφή πλαισίου

Το Ethernet διασπά τα δεδομένα σε πακέτα (πλαίσια) που έχουν διαφορετική μορφή από τη μορφή πακέτων που χρησιμοποιείται σε άλλα δίκτυα. Τα πλαίσια είναι μπλοκ πληροφοριών που μεταδίδονται ως ενιαία μονάδα. Ένα πλαίσιο Ethernet μπορεί να έχει μήκος από 64 έως 1518 byte, αλλά η ίδια η δομή πλαισίου Ethernet χρησιμοποιεί τουλάχιστον 18 byte, επομένως το μέγεθος του μπλοκ δεδομένων Ethernet είναι 46 έως 1500 byte. Κάθε πλαίσιο περιέχει πληροφορίες ελέγχου και έχει μια κοινή οργάνωση με άλλα πλαίσια.

Για παράδειγμα, ένα πλαίσιο Ethernet II που μεταδίδεται μέσω δικτύου χρησιμοποιείται για το πρωτόκολλο TCP/IP. Το πλαίσιο αποτελείται από μέρη που αναφέρονται στον πίνακα.

Το Ethernet λειτουργεί με τα πιο δημοφιλή λειτουργικά συστήματα, όπως:

Microsoft Windows 95;

Σταθμός εργασίας Microsoft Windows NT.

Διακομιστής Microsoft Windows NT.

ΕνδειξηΔαχτυλίδι

Αυτό που διακρίνει το Token Ring από άλλα δίκτυα δεν είναι μόνο το καλωδιακό σύστημα, αλλά και η χρήση πρόσβασης μέσω διαβίβασης διακριτικών.

Ρύζι. Φυσικάαστέρι, λογικάδαχτυλίδια

Το δίκτυο Token Ring έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

Αρχιτεκτονική

Η τοπολογία ενός τυπικού δικτύου Token Ring είναι "ring". Ωστόσο, στην έκδοση της IBM είναι μια τοπολογία δακτυλίου αστεριού: οι υπολογιστές στο δίκτυο συνδέονται σε έναν κεντρικό διανομέα, το διακριτικό περνάει κατά μήκος ενός λογικού δακτυλίου. Ο φυσικός δακτύλιος υλοποιείται στο hub. Οι χρήστες είναι μέρος του δακτυλίου, αλλά συνδέονται με αυτό μέσω ενός διανομέα.

Μορφή πλαισίου

Η βασική μορφή πλαισίου Token Ring φαίνεται στην παρακάτω εικόνα και περιγράφεται στον παρακάτω πίνακα. Τα δεδομένα αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος του πλαισίου.

Ρύζι. Πλαίσιο δεδομένων Token Ring

Λειτουργία

Όταν ο πρώτος υπολογιστής ξεκινά να λειτουργεί στο δίκτυο Token Ring, το δίκτυο δημιουργεί ένα διακριτικό. Το διακριτικό περνά κατά μήκος του δακτυλίου από υπολογιστή σε υπολογιστή έως ότου ένας από αυτούς αναφέρει ότι είναι έτοιμος να μεταδώσει δεδομένα και πάρει τον έλεγχο του διακριτικού. Ένα διακριτικό είναι μια προκαθορισμένη ακολουθία bit (ροή δεδομένων) που επιτρέπει την αποστολή δεδομένων μέσω ενός καλωδίου. Μόλις ένα διακριτικό συλληφθεί από έναν υπολογιστή, άλλοι υπολογιστές δεν μπορούν να μεταδώσουν δεδομένα.

Έχοντας καταγράψει το διακριτικό, ο υπολογιστής στέλνει ένα πλαίσιο δεδομένων στο δίκτυο (όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα). Το πλαίσιο ταξιδεύει γύρω από τον δακτύλιο μέχρι να φτάσει σε έναν κόμβο με μια διεύθυνση που ταιριάζει με τη διεύθυνση προορισμού στο πλαίσιο. Ο υπολογιστής λήψης αντιγράφει το πλαίσιο στην προσωρινή μνήμη λήψης και σημειώνει στο πεδίο κατάστασης πλαισίου σχετικά με τη λήψη πληροφοριών.

Το πλαίσιο συνεχίζει να μεταδίδεται γύρω από το δαχτυλίδι μέχρι να φτάσει στον υπολογιστή που το έστειλε, γεγονός που πιστοποιεί ότι η μετάδοση ήταν επιτυχής. Μετά από αυτό, ο υπολογιστής αφαιρεί το πλαίσιο από το δαχτυλίδι και επιστρέφει τον δείκτη εκεί.

Ρύζι. Ο δείκτης περιστρέφεται γύρω από τον λογικό δακτύλιο δεξιόστροφα

Μόνο ένα διακριτικό μπορεί να μεταδοθεί στο δίκτυο κάθε φορά και μόνο προς μία κατεύθυνση.

Το token passing είναι μια ντετερμινιστική διαδικασία, που σημαίνει ότι ο υπολογιστής δεν μπορεί να ξεκινήσει ανεξάρτητα να λειτουργεί στο δίκτυο (όπως, για παράδειγμα, στο περιβάλλον CSMA/CD). Θα μεταδώσει δεδομένα μόνο μετά τη λήψη του διακριτικού. Κάθε υπολογιστής λειτουργεί ως επαναλήπτης μονής κατεύθυνσης, αναγεννά το διακριτικό και το στέλνει στη συνέχεια.

Παρακολούθηση συστήματος

Ο υπολογιστής που άρχισε να λειτουργεί πρώτος είναι εφοδιασμένος με ειδικές λειτουργίες από το σύστημα Token Ring: πρέπει να ασκεί συνεχή έλεγχο στη λειτουργία ολόκληρου του δικτύου. Επαληθεύει ότι τα πλαίσια αποστέλλονται και λαμβάνονται σωστά παρακολουθώντας τα πλαίσια που διασχίζουν τον βρόχο περισσότερες από μία φορές. Επιπλέον, διασφαλίζει ότι μόνο ένας μόνο δείκτης βρίσκεται στο δαχτυλίδι κάθε φορά.

Αναγνώριση υπολογιστή

Μόλις εμφανιστεί ένας νέος υπολογιστής στο δίκτυο, το σύστημα Token Ring τον προετοιμάζει έτσι ώστε να γίνει μέρος του δακτυλίου. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει:

έλεγχος της μοναδικότητας της διεύθυνσης.

Ειδοποίηση όλων στο δίκτυο σχετικά με την εμφάνιση ενός νέου κόμβου.

Εξαρτήματα υλικού

Κεντρικό σημείο

Στο δίκτυο TokenRing, ο κόμβος όπου είναι οργανωμένος ο πραγματικός δακτύλιος έχει πολλά ονόματα, για παράδειγμα:

MAU ;

MSAU (MultiStation Access Unit);

SMAU.

Τα καλώδια συνδέουν πελάτες και διακομιστές στο MSAU, το οποίο λειτουργεί παρόμοια με άλλους παθητικούς διανομείς. Όταν ένας υπολογιστής είναι συνδεδεμένος, περιλαμβάνεται στο δαχτυλίδι (δείτε την παρακάτω εικόνα).

Ρύζι. Σχηματισμός δακτυλίου στον συμπυκνωτή (δηλώνεται η κατεύθυνση κίνησης του δείκτη)

Ικανότητα

Το IBMMSAU διαθέτει 10 θύρες σύνδεσης. Μπορείτε να συνδέσετε έως και οκτώ υπολογιστές σε αυτό. Ωστόσο, το δίκτυο TokenRing δεν περιορίζεται σε έναν δακτύλιο (hub). Κάθε δακτύλιος μπορεί να έχει έως και 33 πλήμνες.

Ένα δίκτυο που βασίζεται στο MSAU μπορεί να υποστηρίξει έως και 72 υπολογιστές όταν χρησιμοποιούνται μη θωρακισμένα καλώδια συνεστραμμένου ζεύγους και έως 260 υπολογιστές όταν χρησιμοποιούνται θωρακισμένα καλώδια συνεστραμμένου ζεύγους.

Άλλοι κατασκευαστές προσφέρουν κόμβους μεγαλύτερης χωρητικότητας (ανάλογα με το μοντέλο).

Όταν το δαχτυλίδι είναι γεμάτο, δηλ. Ένας υπολογιστής είναι συνδεδεμένος σε κάθε θύρα MSAU, το δίκτυο μπορεί να επεκταθεί με την προσθήκη ενός άλλου δακτυλίου (MSAU).

Ο μόνος κανόνας που πρέπει να ακολουθήσετε είναι ότι κάθε MSAU πρέπει να συνδεθεί έτσι ώστε να γίνει μέρος του δακτυλίου.

Οι υποδοχές "εισόδου" και "εξόδου" στο MSAU σάς επιτρέπουν να συνδέσετε έως και 12 στοιβαγμένα MSAU σε έναν μόνο δακτύλιο χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο.

Ρύζι. Οι προστιθέμενοι κόμβοι δεν σπάζουν το λογικό δαχτυλίδι

Αρχιτεκτονική δικτύου

Η αρχιτεκτονική ενός υπολογιστή είναι η περιγραφή του σε κάποιο γενικό επίπεδο, συμπεριλαμβανομένης μιας περιγραφής των δυνατοτήτων προγραμματισμού του χρήστη, συστημάτων εντολών, συστημάτων διευθύνσεων, οργάνωσης μνήμης κ.λπ. Η αρχιτεκτονική καθορίζει τις αρχές λειτουργίας, τις συνδέσεις πληροφοριών και την αμοιβαία σύνδεση των κύριων λογικών κόμβων ενός υπολογιστή: επεξεργαστή, μνήμη RAM, εξωτερική αποθήκευση και περιφερειακές συσκευές. Η κοινή αρχιτεκτονική διαφορετικών υπολογιστών διασφαλίζει τη συμβατότητά τους από τη σκοπιά του χρήστη.

Η δομή ενός υπολογιστή είναι το σύνολο των λειτουργικών στοιχείων του και οι μεταξύ τους συνδέσεις. Τα στοιχεία μπορεί να είναι μια μεγάλη ποικιλία συσκευών - από τους κύριους λογικούς κόμβους ενός υπολογιστή έως τα απλούστερα κυκλώματα. Η δομή ενός υπολογιστή αναπαρίσταται γραφικά με τη μορφή μπλοκ διαγραμμάτων, με τη βοήθεια των οποίων μπορείτε να περιγράψετε τον υπολογιστή σε οποιοδήποτε επίπεδο λεπτομέρειας.

Οι πιο κοινές αρχιτεκτονικές λύσεις είναι:

Κλασική αρχιτεκτονική (αρχιτεκτονική von Neumann) - μια αριθμητική-λογική μονάδα (ALU), μέσω της οποίας διέρχεται η ροή δεδομένων, και μια συσκευή ελέγχου (CU), μέσω της οποίας περνά η ροή εντολών - το πρόγραμμα Αυτός είναι ένας υπολογιστής με έναν επεξεργαστή.

Αυτός ο τύπος αρχιτεκτονικής περιλαμβάνει επίσης την αρχιτεκτονική ενός προσωπικού υπολογιστή με κοινό δίαυλο. Όλα τα λειτουργικά μπλοκ εδώ διασυνδέονται με έναν κοινό δίαυλο, που ονομάζεται επίσης δίαυλος συστήματος.

Φυσικά, η ραχοκοκαλιά είναι μια γραμμή πολλαπλών συρμάτων με υποδοχές για τη σύνδεση ηλεκτρονικών κυκλωμάτων. Το σύνολο των συρμάτων κορμού χωρίζεται σε ξεχωριστές ομάδες: δίαυλος διευθύνσεων, δίαυλος δεδομένων και δίαυλος ελέγχου.

Οι περιφερειακές συσκευές (εκτυπωτής κ.λπ.) συνδέονται με το υλικό του υπολογιστή μέσω ειδικών ελεγκτών - συσκευών ελέγχου περιφερειακών συσκευών.

Ο ελεγκτής είναι μια συσκευή που συνδέει περιφερειακό εξοπλισμό ή κανάλια επικοινωνίας με τον κεντρικό επεξεργαστή, απαλλάσσοντας τον επεξεργαστή από τον άμεσο έλεγχο της λειτουργίας αυτού του εξοπλισμού.

Η αρχιτεκτονική του δικτύου είναι παρόμοια με την αρχιτεκτονική των κτιρίων. Η αρχιτεκτονική του κτιρίου αντανακλά το στυλ κατασκευής και τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή. Η αρχιτεκτονική δικτύου περιγράφει όχι μόνο τη φυσική διάταξη των συσκευών δικτύου, αλλά και τον τύπο των προσαρμογέων και των καλωδίων που χρησιμοποιούνται. Επιπλέον, η αρχιτεκτονική δικτύου καθορίζει τις μεθόδους μετάδοσης δεδομένων μέσω του καλωδίου.

Αρχιτεκτονική δικτύου

Η αρχιτεκτονική του δικτύου ορίζει τα κύρια στοιχεία του δικτύου, χαρακτηρίζει τη γενική λογική του οργάνωση, το υλικό, το λογισμικό και περιγράφει μεθόδους κωδικοποίησης. Η αρχιτεκτονική ορίζει επίσης τις αρχές λειτουργίας και τη διεπαφή χρήστη.

Αυτό το μάθημα θα καλύπτει τρεις τύπους αρχιτεκτονικών:

τερματικό αρχιτεκτονικής - κύριος υπολογιστής.

peer-to-peer αρχιτεκτονική?

αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή.

Αρχιτεκτονικό τερματικό - κύριος υπολογιστής

Η αρχιτεκτονική τερματικού – κεντρικού υπολογιστή είναι μια έννοια ενός δικτύου πληροφοριών στο οποίο όλη η επεξεργασία δεδομένων πραγματοποιείται από έναν ή μια ομάδα κεντρικών υπολογιστών.

Η υπό εξέταση αρχιτεκτονική περιλαμβάνει δύο τύπους εξοπλισμού:

Ο κύριος υπολογιστής όπου πραγματοποιείται η διαχείριση δικτύου, η αποθήκευση και η επεξεργασία δεδομένων.

Τερματικά σχεδιασμένα για τη μετάδοση εντολών στον κεντρικό υπολογιστή για την οργάνωση συνεδριών και την εκτέλεση εργασιών, την εισαγωγή δεδομένων για την ολοκλήρωση εργασιών και τη λήψη αποτελεσμάτων.

Ο κύριος υπολογιστής αλληλεπιδρά με τα τερματικά μέσω πολυπλέκτη μετάδοσης δεδομένων (MTD).

Ένα κλασικό παράδειγμα αρχιτεκτονικής δικτύου κεντρικού υπολογιστή είναι η Αρχιτεκτονική Δικτύου Συστήματος (SNA).

Peer-to-peer αρχιτεκτονική

Η αρχιτεκτονική peer-to-peer είναι η έννοια ενός δικτύου πληροφοριών στο οποίο οι πόροι του είναι διασκορπισμένοι σε όλα τα συστήματα. Αυτή η αρχιτεκτονική χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι όλα τα συστήματα σε αυτήν έχουν ίσα δικαιώματα.

Τα δίκτυα peer-to-peer περιλαμβάνουν μικρά δίκτυα όπου οποιοσδήποτε σταθμός εργασίας μπορεί ταυτόχρονα να εκτελέσει τις λειτουργίες ενός διακομιστή αρχείων και ενός σταθμού εργασίας. Σε peer-to-peer LAN, ο χώρος στο δίσκο και τα αρχεία σε οποιονδήποτε υπολογιστή μπορούν να μοιραστούν. Για να γίνει κοινόχρηστος ένας πόρος, πρέπει να είναι κοινόχρηστος χρησιμοποιώντας υπηρεσίες απομακρυσμένης πρόσβασης δικτυωμένων λειτουργικών συστημάτων peer-to-peer. Ανάλογα με τον τρόπο ρύθμισης της προστασίας δεδομένων, άλλοι χρήστες θα μπορούν να χρησιμοποιούν τα αρχεία αμέσως μετά τη δημιουργία τους. Τα peer-to-peer LAN είναι αρκετά καλά μόνο για μικρές ομάδες εργασίας.

Αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή

Ο πελάτης-διακομιστής είναι μια αρχιτεκτονική υπολογιστών ή δικτύου στην οποία οι εργασίες ή το φορτίο δικτύου κατανέμονται μεταξύ παρόχων υπηρεσιών, που ονομάζονται διακομιστές, και πελατών υπηρεσιών, που ονομάζονται πελάτες. Συχνά, οι πελάτες και οι διακομιστές επικοινωνούν μέσω ενός δικτύου υπολογιστών και μπορεί να είναι είτε διαφορετικές φυσικές συσκευές είτε λογισμικό

Φόντα

Καθιστά δυνατή, στις περισσότερες περιπτώσεις, την κατανομή των λειτουργιών ενός υπολογιστικού συστήματος μεταξύ πολλών ανεξάρτητων υπολογιστών σε ένα δίκτυο. Αυτό διευκολύνει τη συντήρηση του συστήματος υπολογιστή. Ειδικότερα, η αντικατάσταση, επισκευή, αναβάθμιση ή μετακίνηση διακομιστή δεν επηρεάζει τους πελάτες.

Όλα τα δεδομένα αποθηκεύονται στον διακομιστή, ο οποίος, κατά κανόνα, προστατεύεται πολύ καλύτερα από τους περισσότερους πελάτες. Είναι ευκολότερο να επιβληθούν έλεγχοι αδειών στο διακομιστή ώστε να επιτρέπεται μόνο σε πελάτες με τα κατάλληλα δικαιώματα πρόσβασης να έχουν πρόσβαση στα δεδομένα.

Σας επιτρέπει να συνδυάσετε διαφορετικούς πελάτες. Οι πελάτες με διαφορετικές πλατφόρμες υλικού, λειτουργικά συστήματα κ.λπ. μπορούν συχνά να χρησιμοποιήσουν τους πόρους ενός διακομιστή.

Ελαττώματα

Η αποτυχία διακομιστή μπορεί να καταστήσει μη λειτουργικό ολόκληρο το δίκτυο υπολογιστή.

Η υποστήριξη της λειτουργίας αυτού του συστήματος απαιτεί έναν ξεχωριστό ειδικό - έναν διαχειριστή συστήματος.

Υψηλό κόστος εξοπλισμού.

Πολυεπίπεδη αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή

Η αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή πολλαπλών επιπέδων είναι ένας τύπος αρχιτεκτονικής πελάτη-διακομιστή στην οποία η λειτουργία επεξεργασίας δεδομένων εκτελείται σε έναν ή περισσότερους ξεχωριστούς διακομιστές. Αυτό σας επιτρέπει να διαχωρίσετε τις λειτουργίες αποθήκευσης, επεξεργασίας και παρουσίασης δεδομένων για πιο αποτελεσματική χρήση των δυνατοτήτων των διακομιστών και των πελατών.

Ειδικές περιπτώσεις αρχιτεκτονικής πολλαπλών επιπέδων:

Αρχιτεκτονική τριών επιπέδων

Δίκτυο αποκλειστικού διακομιστή

Ένα αποκλειστικό δίκτυο διακομιστή (δίκτυο πελάτη/διακομιστή) είναι ένα τοπικό δίκτυο (LAN) στο οποίο οι συσκευές δικτύου είναι κεντρικές και ελέγχονται από έναν ή περισσότερους διακομιστές. Οι μεμονωμένοι σταθμοί εργασίας ή οι πελάτες (όπως οι υπολογιστές) πρέπει να έχουν πρόσβαση σε πόρους δικτύου μέσω διακομιστών.

Αρχιτεκτονικές δικτύου

Οι αρχιτεκτονικές δικτύου χωρίζονται ανά ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων, μέσο μετάδοσης, επιλογές υλοποίησης, τοπολογία

Ethernet. 10 Mbps.

• 10BaseT (Συστραμμένο ζεύγος);
• 10Βάση2 (Λεπτό ομοαξονικό);
• 10Βάση5 (Παχύ ομοαξονικό);
• 10BaseFL (Οπτικές ίνες).

10Base2 ή Thin Ethernet

10 Βάση 5

Το IEEE 10Base5 ή παχύ Ethernet είναι το παλαιότερο πρότυπο μεταξύ των άλλων. Επί του παρόντος, είναι δύσκολο να βρεθεί νέος εξοπλισμός προς πώληση για την κατασκευή ενός δικτύου με βάση αυτό το πρότυπο. Οι κύριες παράμετροί του:

10Base-T ή Ethernet πάνω από συνεστραμμένο ζεύγος

Το 1990, η IEEE δημοσίευσε την προδιαγραφή 802.3 για την κατασκευή ενός δικτύου Ethernet συνεστραμμένου ζεύγους. l0BaseT (10 - ταχύτητα μετάδοσης 10 Mbit/s, Base - στενή ζώνη, T - συνεστραμμένο ζεύγος) - ένα δίκτυο Ethernet που χρησιμοποιεί συνήθως μη θωρακισμένο συνεστραμμένο ζεύγος (UTP) για τη σύνδεση υπολογιστών. Ωστόσο, το θωρακισμένο συνεστραμμένο ζεύγος (STP) μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στην τοπολογία lOBaseT χωρίς να αλλάξει καμία από τις παραμέτρους του. Τα περισσότερα δίκτυα αυτού του τύπου είναι χτισμένα με τη μορφή αστεριού, αλλά το σύστημα μετάδοσης σήματος είναι ένας δίαυλος, όπως και άλλες διαμορφώσεις Ethernet. Συνήθως, ένας διανομέας δικτύου lOBaseT λειτουργεί ως επαναλήπτης πολλαπλών θυρών και συχνά βρίσκεται στο ράφι διανομής ενός κτιρίου. Κάθε υπολογιστής συνδέεται στο άλλο άκρο του καλωδίου που είναι συνδεδεμένο στον διανομέα και χρησιμοποιεί δύο ζεύγη καλωδίων: ένα για λήψη και ένα για μετάδοση. Το μέγιστο μήκος τμήματος l0BaseT είναι 100 m (328 πόδια). Το ελάχιστο μήκος καλωδίου είναι 2,5 m (περίπου 8 πόδια). Το δίκτυο l0BaseT μπορεί να εξυπηρετήσει έως και 1024 υπολογιστές.

10BaseFL

Το 10BaseFL (ταχύτητα μετάδοσης 10 - 10 Mbps, Base - μετάδοση στενής ζώνης, FL - καλώδιο οπτικών ινών) είναι ένα δίκτυο Ethernet στο οποίο οι υπολογιστές και οι επαναλήπτες συνδέονται με καλώδιο οπτικών ινών. Ο κύριος λόγος για τη δημοτικότητα του 10BaseFL είναι η δυνατότητα τοποθέτησης καλωδίου μεταξύ επαναλήπτων σε μεγάλες αποστάσεις (για παράδειγμα, μεταξύ κτιρίων). Το μέγιστο μήκος ενός τμήματος 10BaseFL είναι 2000 μέτρα.

Ethernet. 100 Mbps.

Τα νέα πρότυπα Ethernet καθιστούν δυνατή την υπέρβαση των ταχυτήτων μετάδοσης των 10 Mbit/s Υπάρχουν πολλά πρότυπα Ethernet που μπορούν να ικανοποιήσουν τις αυξημένες απαιτήσεις, ας δούμε 2 από αυτά:

• 100BaseVG-AnyLAN Ethernet;
• 100BaseX Ethernet (Fast Ethernet).

Τόσο το Fast Ethernet όσο και το 100 Base VG-Any LAN είναι περίπου πέντε έως δέκα φορές ταχύτερα από το τυπικό Ethernet. Επιπλέον, είναι συμβατά με την υπάρχουσα καλωδίωση 10BaseT. Αυτό σημαίνει ότι η μετάβαση από το l0BaseT σε αυτά τα πρότυπα είναι αρκετά απλή και γρήγορη.

100VG-AnyLAN

100VG (Voice Grade) Το AnyLAN είναι μια νέα τεχνολογία δικτύου που συνδυάζει στοιχεία Ethernet και Token Ring. Αυτή η τεχνολογία, που αναπτύχθηκε από την Hewlett-Packard, βελτιώνεται επί του παρόντος με το πρότυπο IEEE 802.12. Η προδιαγραφή 802.12 είναι ένα πρότυπο για τη μετάδοση πλαισίων Ethernet 802.3 και πακέτων 802.5 Token Ring. Αυτή η τεχνολογία έχει πολλά ονόματα:

• l00VG-AnyLAN;
• 100Βάση VG;
• AnyLAN.

Προδιαγραφές

Ας παραθέσουμε τις δυνατότητες ορισμένων από τις υπάρχουσες προδιαγραφές l00VG-AnyLAN:

• ελάχιστος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων 100 Mbit/s.
• Υποστηρίζει κλιμακωτή τοπολογία αστεριών που βασίζεται σε καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους κατηγορίας 3, 4 ή 5 και καλώδιο οπτικών ινών.
• μέθοδος πρόσβασης βάσει προτεραιότητας αιτήματος (υπάρχουν δύο επίπεδα προτεραιότητας: χαμηλή και υψηλή).
• Υποστήριξη για εργαλεία φιλτραρίσματος για καρέ με προσωπική διεύθυνση στο hub (για να αυξηθεί ο βαθμός εμπιστευτικότητας).
• υποστήριξη για μετάδοση πλαισίου Ethernet και Token Ring.

Τοπολογία

Το δίκτυο 100VG-AnyLAN είναι χτισμένο χρησιμοποιώντας μια τοπολογία αστέρι, όπου όλοι οι υπολογιστές είναι συνδεδεμένοι σε έναν διανομέα. Το δίκτυο μπορεί να επεκταθεί προσθέτοντας διανομείς «παιδιού» στον κεντρικό, «γονικό» διανομέα, ο οποίος τους αντιμετωπίζει με τον ίδιο τρόπο όπως οι υπολογιστές, π.χ. Οι κόμβοι γονέων ελέγχουν τη μετάδοση των υπολογιστών που είναι συνδεδεμένοι με τα «παιδιά» τους.

Μερικές σκέψεις

Η παρουσιαζόμενη τεχνολογία απαιτεί τη χρήση ειδικών κόμβων και σανίδων. Επιπλέον, το μήκος καλωδίου 100BaseVG, σε σύγκριση με το 10BaseT και άλλες εφαρμογές Ethernet, είναι περιορισμένο: το συνολικό μήκος ενός ζεύγους καλωδίων από έναν διανομέα 100BaseVG σε υπολογιστές δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 250 μέτρα Για να ξεπεραστεί αυτός ο περιορισμός, πρέπει να χρησιμοποιηθεί ειδικός εξοπλισμός. Οι περιορισμοί μήκους καλωδίου θα έχουν ως αποτέλεσμα το 100BaseVG να απαιτεί περισσότερες βάσεις καλωδίων από το 10BaseT.

100BaseX Ethernet

Αυτό το πρότυπο, που μερικές φορές ονομάζεται Fast Ethernet, είναι μια επέκταση του υπάρχοντος προτύπου Ethernet. Είναι χτισμένο στην κατηγορία UTP 5, χρησιμοποιεί τη μέθοδο πρόσβασης CSMA/CD και μια τοπολογία star-to-bus (παρόμοια με το 10BaseT), όπου όλα τα καλώδια συνδέονται σε έναν διανομέα.

Τύποι αρχιτεκτονικών δικτύου

Η αρχιτεκτονική δικτύου παρέχει πιο λεπτομερείς πληροφορίες όχι μόνο για τη φυσική διάταξη, αλλά και για τις προδιαγραφές των καλωδίων που χρησιμοποιούνται και τη μέθοδο με την οποία οι υπολογιστές και άλλες συσκευές έχουν πρόσβαση στο δίκτυο. Οι αρχιτεκτονικές δικτύων καθορίζονται από αυστηρές προδιαγραφές που προτείνονται από το Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών (IEEE), έναν διεθνή οργανισμό που διανέμει ηλεκτρικές προδιαγραφές και προδιαγραφές τεχνολογίας πληροφοριών σε όλο τον κόσμο.

Αρχιτεκτονική Ethernet

Όπως πολλές τεχνολογίες υπολογιστών και δικτύων που χρησιμοποιούμε, η αρχιτεκτονική δικτύου Ethernet αναπτύχθηκε στο Ερευνητικό Κέντρο Pato Ato (PARC) της Xerox το 1972. Μια εμπορική έκδοση του Ethernet κυκλοφόρησε το 1975 και παρείχε ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων επιπέδου 3.

Το Ethernet κέρδισε ευρεία αποδοχή και η Xerox, η Intel και η Digital Equipment Corporation (DEC) ένωσαν τις δυνάμεις τους για να βελτιώσουν τις προδιαγραφές Ethernet και να ωθήσουν τους ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων στα 10 Mbps. Είναι αυτή η έκδοση του Ethernet, η οποία παρέχει ρυθμό μεταφοράς δεδομένων 10 Mbit/s, που τυποποιήθηκε από το IEEE και έλαβε την προδιαγραφή 802.3.

Είναι η πιο δημοφιλής αρχιτεκτονική δικτύου στον κόσμο. Ας δούμε πώς το Ethernet ελέγχει τον τρόπο πρόσβασης των υπολογιστών και άλλων συσκευών στο δίκτυο.

Ρύζι. 4

Ethernet/Γρήγορο Ethernet

Υπάρχουν επίσης πιο γρήγορες εκδόσεις Ethernet - πολύ πιο γρήγορες από την αρχική έκδοση με ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων 10 Mbps. Η τεχνολογία Fast Ethernet πήρε το όνομά της από την υψηλότερη ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων. Το Fast Ethernet παρέχει εύρος ζώνης 100 Mbps. Η αύξηση του εύρους ζώνης οφείλεται στο γεγονός ότι ο χρόνος που απαιτείται για τη μετάδοση ενός bit πληροφοριών μέσω μέσων δικτύου έχει μειωθεί κατά 10 φορές. Δηλαδή, ένα δίκτυο Fast Ethernet είναι 10 φορές ταχύτερο από ένα δίκτυο Ethernet και παρέχει ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων 100 Mbps.

Η τεχνολογία Fast Ethernet δεν μπορεί να εφαρμοστεί εάν οι κάρτες δικτύου και οι διανομείς έχουν σχεδιαστεί για χρήση σε δίκτυο Ethernet με ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων 10 Mbps. Ωστόσο, πολλοί σύγχρονοι διανομείς, μεταγωγείς και κάρτες δικτύου Ethernet: διαθέτουν μεταγωγέα 10/1001, δηλαδή μπορούν να προσαρμοστούν και στις δύο εκδόσεις.

Gigabit Ethernet

Μια ακόμα πιο γρήγορη έκδοση του Ethernet! είναι Gigabit Ethernet, που χρησιμοποιεί τις ίδιες προδιαγραφές IEEE και την ίδια μορφή δεδομένων με άλλες εκδόσεις του Ethernet. Η τεχνολογία Gigabit Ethernet παρέχει ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων 1000 Mbit/s.

Ενώ τα τοπικά δίκτυα Fast Ethernet μπορούν να χρησιμοποιούν συνεστραμμένα ζεύγη και καλώδια οπτικών ινών, η αρχιτεκτονική Gigabit Ethernet σχεδιάστηκε αρχικά για να χρησιμοποιεί μόνο καλώδια οπτικών ινών και απαιτεί διακόπτες υψηλής ταχύτητας και εξειδικευμένους διακομιστές. Το Gigabit Ethernet προοριζόταν ως τεχνολογία υψηλής ταχύτητας για μεγάλα δίκτυα.

Ωστόσο, η τεχνολογία Gigabit Ethernet χρησιμοποιείται επί του παρόντος σε τοπικά δίκτυα και οι κάρτες δικτύου που την υποστηρίζουν μπορούν να εγκατασταθούν σε πελάτες δικτύου και διακομιστές. Τα καλώδια κατηγορίας 5 μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως φορείς σε δίκτυο Gigabit Ethernet (τα καλώδια θα συζητηθούν αργότερα σε αυτό το κεφάλαιο). Αυτήν τη στιγμή αναπτύσσεται μια ακόμη ταχύτερη έκδοση του Gigabit Ethernet, το 10Gigabit Ethernet. Είναι επίσης σχεδιασμένο τόσο για καλώδια οπτικών ινών όσο και για καλώδια χαλκού.

Προδιαγραφές IEEE και καλώδια Ethernet

Η IEEE έχει αναπτύξει προδιαγραφές για πολλές τεχνολογίες δικτύου, συμπεριλαμβανομένου του Ethernet. Ας παραθέσουμε μερικές από αυτές τις προδιαγραφές:

802.3 - Τοπικό δίκτυο Ethernet (CSMA/CD). 802.5 - Τοπικό δίκτυο Token-Ring.

802.7 - έκθεση της Τεχνικής Συμβουλευτικής Ομάδας για τα Ευρυζωνικά Δίκτυα.

802.8 - Έκθεση της Τεχνικής Συμβουλευτικής Ομάδας Δικτύων Οπτικών Ινών.

802.10 - ασφάλεια δικτύου.

802.11 - ασύρματα δίκτυα.

Όπως μπορείτε να δείτε, η τεχνολογία Ethernet συμμορφώνεται με την προδιαγραφή 802.3. Το Ethernet λειτουργεί στο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων του εννοιολογικού μοντέλου OSI. Ο αριθμός των υπαρχόντων τύπων Ethernet εξαρτάται από τους τύπους των καλωδίων που χρησιμοποιούνται στο δίκτυο (τα διάφορα καλώδια θα συζητηθούν λεπτομερέστερα στην ενότητα «Τύποι καλωδίων»).

Σε αυτούς τους τύπους Ethernet, Fast E και Gigabit Ethernet δίνονται τρία συγκεκριμένα ονόματα, όπως 10Base-T Το πρώτο μέρος του ονόματος (10 ή 100) αντικατοπτρίζει τον ρυθμό μεταφοράς δεδομένων. Για παράδειγμα, το 10 σημαίνει ότι το εύρος ζώνης του δικτύου Ethernet είναι 10 Mbps.

Το δεύτερο μέρος του ονόματος (Base - για όλους τους τύπους Ethernet) σημαίνει ότι το δίκτυο Ethernet χρησιμοποιεί μετάδοση σήματος στενής ζώνης (Basebend). Δηλαδή, τα δεδομένα μεταδίδονται μέσω ενός μόνο καναλιού επικοινωνίας. Με αυτόν τον τύπο μετάδοσης, το σήμα δεν μπορεί να ταξιδέψει μέσω πολλών καναλιών, όπως συμβαίνει με την ευρυζωνική σύνδεση.

Το τελευταίο μέρος του ονόματος αντικατοπτρίζει το καλώδιο που χρησιμοποιείται. Για παράδειγμα, στο όνομα 10Base-T, το γράμμα "T" σημαίνει συνεστραμμένο ζεύγος, αλλά ταυτόχρονα δηλώνει ότι είναι μη θωρακισμένο συνεστραμμένο ζεύγος (και μάλιστα υποδεικνύει ότι ένα τέτοιο δίκτυο χρησιμοποιεί μη θωρακισμένο συνεστραμμένο ζεύγος κατηγορίας 5). Τώρα που τακτοποιήσαμε τα ονόματα, ήρθε η ώρα να δούμε τα διαθέσιμα πρότυπα Ethernet και Fast Ethernet. Ας παραθέσουμε τους τύπους Ethernet

10Βάση-Τ. Αυτό το δίκτυο Ethernet χρησιμοποιεί καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους (μη θωρακισμένο συνεστραμμένο ζεύγος, UTP). Το μέγιστο μήκος καλωδίου (χωρίς ενίσχυση σήματος) είναι 100 m. Το 10Base-T χρησιμοποιεί τοπολογία αστέρα.

10Βάση-2. Αυτό το δίκτυο Ethernet χρησιμοποιεί ένα αρκετά ευέλικτο ομοαξονικό καλώδιο (RG-58A/U, που συχνά ονομάζεται λεπτό καλώδιο) με μέγιστο μήκος 185 m (ο αριθμός 2 σημαίνει 200 ​​m - η στρογγυλεμένη τιμή του μέγιστου μήκους). Ένα δίκτυο 10Base-2 χρησιμοποιεί μια τοπολογία διαύλου, με το καλώδιο συνδεδεμένο στην κάρτα δικτύου του υπολογιστή μέσω μιας σύνδεσης T (χωρίς διανομέα). Αν και το 10Base-2 ήταν πάντα η φθηνότερη υλοποίηση του Ethernet, τα δίκτυα 10Base-T είναι πλέον ευρέως διαδεδομένα.

10Βάση-5. Αυτός ο τύπος δικτύου Ethernet χρησιμοποιεί παχύ ομοαξονικό καλώδιο και οι υπολογιστές συνδέονται με τον κύριο κορμό. Τα καλώδια από δικτυωμένους υπολογιστές συνδέονται με την κύρια ραχοκοκαλιά μέσω διατρήσεων, οι οποίες στην πραγματικότητα τρυπούν τη μόνωση του καλωδίου κορμού (ονομάζονται επίσης "δόντια βαμπίρ"). Τα δίκτυα 10Base-5 είναι αρκετά σπάνια, αν και αυτός ο τύπος δικτύου Ethernet ήταν κάποτε δημοφιλής στους κατασκευαστές υλικού.

15.02.1997 Μίροσλαβ Μάκστενικ

Απαιτήσεις για σύγχρονα δίκτυα υπολογιστών Παραδείγματα αρχιτεκτονικών δικτύων Μεθοδολογία αξιολόγησης αρχιτεκτονικών δικτύων Ανάλυση συσχέτισης Συνεργατική επεξεργασία εικόνας Μοντελοποίηση περιβάλλοντος Κατασκευή δικτύου Σε σχέση με την ανάπτυξη της τεχνολογίας υπολογιστών, η ανάπτυξη των δικτύων έχει γίνει πιο περίπλοκη.

Εικόνα 2.
Δρομολογημένη ραχοκοκαλιά.

Το μειονέκτημα ενός τέτοιου δικτύου είναι η περιορισμένη επεκτασιμότητα του. Επιπλέον, για να διατηρηθεί ένας αρκετά υψηλός ρυθμός μεταφοράς δεδομένων σε έναν δρομολογημένο κορμό, απαιτείται ένας πολύ ισχυρός δρομολογητής. Αυτή η αρχιτεκτονική δεν παρέχει καμία

ιεραρχική δομή του backbone, αφού ο διακομιστής συνδέεται απευθείας με αυτόν μέσω Ethernet 10 Mbit/s. Αυτή η σύνδεση μπορεί να δημιουργήσει συμφόρηση, για παράδειγμα όταν ένας μεγάλος αριθμός χρηστών θέλει να αποκτήσει πρόσβαση σε μια κοινόχρηστη βάση δεδομένων.

Η ραχοκοκαλιά FDDI (Εικόνα 3) είναι ένα μεμονωμένο κανάλι που συνδέει διακομιστές FDDI με ομάδες εργασίας Ethernet μέσω ενός ή περισσότερων δρομολογητών μεσαίας εμβέλειας. Ένα τέτοιο δίκτυο μπορεί να συνδέσει υπολογιστές που βρίσκονται σε ένα ξεχωριστό κτίριο ή μια μικρή πανεπιστημιούπολη.

(1x1)

Εικόνα 3.
αυτοκινητόδρομος FDDI.

Η ευκολία διαχείρισης πρωτοκόλλου και η δυνατότητα εγκατάστασης προστατευτικής οθόνης στο όριο μεταξύ της ομάδας εργασίας και του κορμού είναι τα κύρια πλεονεκτήματα αυτής της αρχιτεκτονικής. Η ραχοκοκαλιά υψηλής ταχύτητας χειρίζεται τη γενική ροή πληροφοριών και τις λειτουργίες υψηλής ταχύτητας από διακομιστή σε διακομιστή. Η καλή επεκτασιμότητα διασφαλίζεται από το γεγονός ότι πολλές ομάδες εργασίας και δρομολογητές μπορούν να συνδεθούν στη ραχοκοκαλιά FDDI πριν εξαντληθούν πλήρως οι πόροι αυτής της αρχιτεκτονικής.

Ωστόσο, η αλλαγή της διαμόρφωσης δικτύου έχει ως αποτέλεσμα να εμφανίζεται ένας μεγάλος αριθμός θυρών στους δρομολογητές, η καθεμία με τη δική της διεύθυνση υποδικτύου. Η διαχείριση όλων των συσκευών και των διευθύνσεων είναι μια δύσκολη δουλειά που μόνο ένας έμπειρος διαχειριστής μπορεί να χειριστεί. Η αναμετάδοση μεταξύ του δρομολογητή Ethernet και του δικτύου FDDI μπορεί να μειώσει την απόδοση του λογισμικού. Το πρόβλημα επιδεινώνεται εάν η ραχοκοκαλιά FDDI πρέπει να τμηματοποιηθεί για να μεταφέρει μεγάλους όγκους πληροφοριών.

Ένα δίκτυο μεταγωγής πλαισίων 10/100 (Εικόνα 4) είναι χτισμένο σε διακόπτες, καθένας από τους οποίους έχει δώδεκα διασυνδέσεις 10 Mbit/s σε διανομείς ομάδας εργασίας (ή σταθμούς εργασίας) και δύο διασυνδέσεις 100 Mbit/s για επικοινωνία με διακομιστές. Αυτή η αρχιτεκτονική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή υψηλής απόδοσης δικτύου σε ομάδες εργασίας ή για τη δημιουργία κορμού.

(1x1)

Εικόνα 4.
Δίκτυο μεταγωγής πλαισίων 10/100.

Αυτή η αρχιτεκτονική είναι πολύ απλή, γεγονός που καθιστά τη διαχείριση δικτύου εύκολη. Ωστόσο, τα καθαρά δίκτυα Ethernet λειτουργούν συνήθως σε βάση plug-and-play. Το "Virtual LAN" σάς επιτρέπει να δημιουργείτε λογικές ομάδες εργασίας και να ρυθμίζετε ένα τείχος προστασίας. Η υψηλή απόδοση δικτύου εξασφαλίζει καλό χρόνο απόκρισης του λογισμικού πελάτη-διακομιστή κατά τη μεταφορά πληροφοριών μεταξύ διακομιστών και κεντρικών πόρων.

Δυστυχώς, προϊόντα για μια τέτοια αρχιτεκτονική που υποστηρίζουν δίκτυα Token Ring εμφανίστηκαν μόλις στα τέλη του 1995, οπότε η «ανάπτυξή» τους καθυστέρησε κάπως. Επιπλέον, ο τρόπος με τον οποίο οι διακόπτες οργανώνουν τους χρήστες και τις συσκευές σε λογικές ομάδες δεν είναι τυποποιημένος και η εφαρμογή αυτής της δυνατότητας μπορεί να διαφέρει μεταξύ των κατασκευαστών. Επομένως, κατά τη δημιουργία ενός δικτύου, είναι πολύ σημαντικό να επιλέξετε τον σωστό κατασκευαστή του προϊόντος μεταγωγής πλαισίου.

Ο διακόπτης ATM συνδέει διακομιστές ATM, προσαρμογείς διαδρομής Adj και συνδέσεις ATM 150 Mbps στον διακόπτη κυψέλης κορμού (Εικόνα 5). Οι προσαρμογείς Adj Path παρέχουν συνδεσιμότητα Ethernet 10 Mbit/s μεταξύ διακομιστών και ομάδων εργασίας ή μεμονωμένων υπολογιστών. Αυτή η αρχιτεκτονική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή υψηλής παραγωγικότητας σε ομάδες εργασίας ή για τη δημιουργία ραχοκοκαλιών σε ένα ή περισσότερα κτίρια.

(1x1)

Εικόνα 5.
ATM και εναλλαγή πλαισίων.

Ένας κορμός υψηλής ταχύτητας που δημιουργείται σύμφωνα με αυτήν την αρχιτεκτονική καθιστά δυνατή την επεξεργασία μεγάλου όγκου πληροφοριών και την αποτελεσματική εκτέλεση λειτουργιών από διακομιστή σε διακομιστή. Η εξαιρετική επεκτασιμότητα αυτής της αρχιτεκτονικής επιτρέπει τη δημιουργία ενός μικτού συστήματος διακοπτών πλαισίου ή κυψελών. Η ταχύτητα μιας μεμονωμένης διεπαφής μπορεί να αυξηθεί χρησιμοποιώντας Fast Ethernet ή ταχύτερες συνδέσεις ATM. Το "Virtual LAN" επιτρέπει τη δημιουργία ομάδων εργασίας διαχείρισης και οι διακομιστές μπορούν να συγκεντρωθούν ενώ λογικά παραμένουν κοντά στους χρήστες, απλοποιώντας τη διαχείριση του δικτύου.

Το ATM είναι μια σχετικά νέα τεχνολογία, επομένως τα πρότυπα για αυτό δεν έχουν ακόμη διαμορφωθεί πλήρως. Επομένως, οι λύσεις ATM θα απαιτούν επαφές με προμηθευτές εξοπλισμού.

Μεθοδολογία αξιολόγησης αρχιτεκτονικών δικτύων

Έγινε σύγκριση των δικτύων που χτίστηκαν με βάση τις αρχιτεκτονικές δικτύου που περιγράφηκαν παραπάνω με βάση την ταχύτητα εκτέλεσης τριών διαφορετικών λειτουργιών:

• κλασική ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ πελάτη και διακομιστή.
• κοινή επεξεργασία εικόνας?
• μαθηματική μοντελοποίηση.

Τα αποτελέσματα σύγκρισης συνοψίζονται στα σχήματα (θα παρουσιαστούν στις επόμενες ενότητες), που δείχνουν την εξάρτηση του χρόνου απόκρισης δικτύου από τον αριθμό των χρηστών που εξυπηρετούνται κατά την εκτέλεση καθεμιάς από αυτές τις λειτουργίες και προτείνουν διάφορες αρχιτεκτονικές δικτύου για την υποστήριξή τους. Για να δημιουργήσουμε τις εξαρτήσεις, χρησιμοποιήσαμε δεδομένα που ελήφθησαν από τη μοντελοποίηση λειτουργιών δικτύου χρησιμοποιώντας τη διαδικασία σχεδιασμού Traffic Mappingo του NCRI. Αυτά τα δεδομένα δεν είναι καθολικά και προορίζονται μόνο για τη σύγκριση της μέσης σχετικής απόδοσης διαφορετικών αρχιτεκτονικών δικτύου. Οι ταχύτητες μεταφοράς πληροφοριών σε πραγματικά δίκτυα ενδέχεται να διαφέρουν από αυτές που υποδεικνύονται. Αυτό εξαρτάται από την εφαρμογή του συγκεκριμένου προϊόντος, το σχεδιασμό και τη διαμόρφωση λογισμικού και τον τρόπο χρήσης τους.

Οι ακόλουθες σημαντικές παραδοχές και περιορισμοί έγιναν στη μοντελοποίηση των λειτουργιών του δικτύου.

Ο αριθμός των χρηστών που μπορούν να εργαστούν ταυτόχρονα στο δίκτυο με κάθε συγκεκριμένη αρχιτεκτονική καθορίστηκε σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα.

1. Υπολογίστηκε ο αριθμός των χρηστών στην ομάδα εργασίας που μπορούν να εκτελέσουν ταυτόχρονα την υπό μελέτη λειτουργία.

2. Προσδιορίστηκε ο όγκος των πληροφοριών που μπορεί να παραχθούν από μία ομάδα εργασίας.

3. Υπολογίστηκε ο αριθμός των ομάδων εργασίας που μπορούν να χρησιμοποιήσουν ταυτόχρονα τους βασικούς πόρους.

4. Ο αριθμός των ομάδων εργασίας στη βάση πολλαπλασιάστηκε με τον αριθμό των χρηστών σε μία ομάδα εργασίας.

Χρησιμοποιώντας αυτό το διάγραμμα, μπορείτε να υπολογίσετε με αρκετή ακρίβεια τον αριθμό των χρηστών που μπορεί να εξυπηρετήσει κάθε αρχιτεκτονική δικτύου. Ο μέγιστος αριθμός χρηστών σημαίνει ότι η απόδοση κάποιου τμήματος του δικτύου έχει φτάσει στο όριο. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο αριθμός των χρηστών που υποδεικνύεται αφορά μια συμβατική και όχι μια "διαχωρισμένη" αρχιτεκτονική δικτύου.

Ας κάνουμε λοιπόν μια συγκριτική ανάλυση των χαρακτηριστικών των αρχιτεκτονικών που περιγράφηκαν παραπάνω.

Ανάλυση συσχέτισης

Για παράδειγμα, εξετάστε το ενδεχόμενο εκτέλεσης ενός προγράμματος ανάλυσης συσχέτισης σε ένα πραγματικό δίκτυο που λειτουργεί σε ένα εργοστάσιο χαρτοπολτού και χαρτιού. Αυτό το πρόγραμμα σάς επιτρέπει να χρησιμοποιείτε λειτουργίες πελάτη-διακομιστή αντί για καθημερινή συλλογή δεδομένων σχετικά με την ποιότητα του προϊόντος και την ανάλυσή τους (με μη αυτόματο τρόπο). Υποτίθεται ότι οι απώλειες θα μειωθούν και η ποιότητα των προϊόντων θα βελτιωθεί περισσότερο από 10%.

Ο ποιοτικός έλεγχος στην παραγωγή χαρτοπολτού και χαρτιού μπορεί να πραγματοποιηθεί ταυτόχρονα από 20 χρήστες. Ένας χειριστής ή μηχανικός λαμβάνει τις απαραίτητες πληροφορίες από διακομιστές που βρίσκονται σε διαφορετικές τοποθεσίες σε ένα μεγάλο εργοστάσιο. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εργασίας, αναλύεται η ποιότητα του προϊόντος και η αποδοτικότητα της παραγωγής και στη συνέχεια προετοιμάζονται στατιστικές αναφορές και αποθηκεύονται σε έναν τοπικό διακομιστή αρχείων. Η ανάλυση συσχέτισης μπορεί να απαιτεί τις ακόλουθες λειτουργίες:

• διαβίβαση φορμών, κανόνων και κανόνων που χρησιμοποιούνται από τη βάση δεδομένων.
• εγκαταστάσεις τηλεπικοινωνιών·
• υποβολή αιτήματος στον διακομιστή και λήψη απάντησης από αυτόν·
• καταγραφή των αποτελεσμάτων της στατιστικής ανάλυσης.

Ο φόρτος δικτύου είναι μέτριος. Οι περισσότερες λειτουργίες πελάτη-διακομιστή πραγματοποιούνται μεταξύ της ομάδας εργασίας και του κορμού, δηλαδή μεταξύ των πελατών LAN και του διακομιστή που είναι συνδεδεμένος στη βάση. Δεδομένου ότι η ποιότητα του προϊόντος παρακολουθείται σε πραγματικό χρόνο, η ροή πληροφοριών εξαρτάται επίσης από το χρόνο. Επομένως, για να μειωθεί ο αριθμός των ρελέ, είναι απαραίτητη μια «επίπεδη» αρχιτεκτονική δικτύου. Το μέγιστο φορτίο στο δίκτυο εμφανίζεται κατά τις αλλαγές βάρδιας, όταν η γραμμή μεταβαίνει στην εξυπηρέτηση νέων προϊόντων, ειδικές καταστάσεις στο εργοστάσιο και έργα μακροπρόθεσμου προγραμματισμού.

Το σχήμα 6 δείχνει τον χρόνο απόκρισης δικτύου που απαιτείται για ένα μεγάλο πρόγραμμα ανάλυσης συσχέτισης για την ολοκλήρωση μιας λειτουργίας πελάτη-διακομιστή. Και παρόλο που ο χρόνος απόκρισης είναι μια σημαντική παράμετρος (καθώς το πρόγραμμα εκτελείται σε περιβάλλον παραγωγής), σε αυτήν την περίπτωση δεν είναι κρίσιμος, γιατί το δίκτυο θα πρέπει να υποστηρίζει μόνο 20 χρήστες τη φορά. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι για να υπολογιστεί ο πραγματικός χρόνος απόκρισης του συστήματος, ο χρόνος επεξεργασίας του αιτήματος στον διακομιστή θα πρέπει να προστεθεί στον χρόνο μετάδοσης δεδομένων μέσω του δικτύου. Για παράδειγμα, εάν ο διακομιστής επεξεργαστεί ένα αίτημα σε 30 δευτερόλεπτα, τότε δαπανώνται περίπου 50 δευτερόλεπτα για μία λειτουργία σε περιβάλλον FDDI (19 δευτερόλεπτα χρόνος δικτύου συν 30 δευτερόλεπτα λειτουργία διακομιστή) και σε δίκτυο ATM - μόνο 40 δευτερόλεπτα.

(1x1)

Εικόνα 6.
Χαρακτηριστικά κυκλωμάτων που εξυπηρετούν το πρόγραμμα ανάλυσης συσχέτισης.

Το σημείο αναφοράς είναι η απόδοση στην ομάδα εργασίας Ethernet. Ένα μεμονωμένο τμήμα Ethernet παρέχει τον καλύτερο χρόνο απόκρισης από όλες τις πιθανές επιλογές, καθώς δεν υπάρχουν μεσάζοντες μεταξύ του πελάτη και του διακομιστή εκτός από την πραγματική επικοινωνία CSMA/CD μέσω Ethernet. Περισσότεροι από 40 πελάτες μπορούν να συνδεθούν σε μία γραμμή Ethernet, επομένως είναι λογικό να αναμένεται ότι το δίκτυο θα μπορεί να εξυπηρετεί 20 χρήστες ταυτόχρονα. Δυστυχώς, το μήκος του καλωδίου Ethernet είναι περιορισμένο, επομένως είναι απίθανο να μπορείτε να συνδέσετε όλους τους υπολογιστές σε ένα εργοστάσιο χαρτοπολτού και χαρτιού στο ίδιο τμήμα Ethernet. Επομένως, αυτή η λύση δεν είναι κατάλληλη σε αυτή την περίπτωση.

Ο χρόνος απόκρισης και των δύο αρχιτεκτονικών μεταγωγής είναι σχεδόν 50% ταχύτερος από τα παραδοσιακά δρομολογημένα ή κοινόχρηστα δίκτυα FDDI. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση εξειδικευμένων μηχανισμών μεταγωγής. Σχεδόν όλοι οι προγραμματιστές συμφωνούν ότι οι διακόπτες πλαισίου θα παρέχουν χαμηλότερη καθυστέρηση από τις περισσότερες γέφυρες και δρομολογητές στην αγορά που χρησιμοποιούνται σήμερα σε εταιρικά δίκτυα. Τα ταχύτερα δίκτυα παρέχουν ταχύτερους χρόνους απόκρισης για εφαρμογές πελάτη-διακομιστή.

Μια δρομολογημένη κατακερματισμένη ραχοκοκαλιά υποστηρίζει περισσότερους από 50 χρήστες—ελαφρώς περισσότερους από ένα τυπικό τμήμα Ethernet. Ο περιοριστικός παράγοντας είναι η σύνδεση Ethernet μεταξύ του δρομολογητή και του διακομιστή, η οποία λειτουργεί με την ίδια ταχύτητα με το υπόλοιπο δίκτυο - 10 Mbit/s. Φυσικά, όταν χρήστες από πολλές ομάδες εργασίας προσπαθούν να αποκτήσουν πρόσβαση στον διακομιστή ταυτόχρονα, δημιουργείται συμφόρηση σε αυτό το κανάλι. Δυστυχώς, ακόμη και ο ταχύτερος δρομολογητής δεν μπορεί να αποτρέψει αυτή τη συμφόρηση, καθώς οι πληροφορίες δεν μπορούν να μεταφερθούν ταχύτερα από 10 Mbps μέσω μιας τυπικής σύνδεσης Ethernet. Οι σχεδιαστές δικτύου μπορούν να μετριάσουν τη συμφόρηση προσθέτοντας μια ταχύτερη σύνδεση στον διακομιστή, όπως FDDI ή 100 Mbps Ethernet. Αυτό μπορεί να επιταχύνει την ολοκλήρωση της ανάλυσης συσχέτισης, ακόμη και όταν εκτελείται από πολλούς περισσότερους χρήστες.

Η χρήση ενός διακόπτη πλαισίων 10/100 για την εκτέλεση του προγράμματος ανάλυσης συσχέτισης αποτρέπει τη συμφόρηση στο διακομιστή εγκαθιστώντας μια διεπαφή μεταγωγής 100 Mbps σε αυτόν. Επειδή περισσότεροι χρήστες σε πολλές ομάδες εργασίας μπορούν να έχουν πρόσβαση στον διακομιστή ταυτόχρονα, αυτή η αρχιτεκτονική επιτρέπει στο δίκτυο να υποστηρίζει 150 χρήστες αντί για 50. Οι χρήστες θα επωφεληθούν επίσης από τις δυνατότητες μετάδοσης υψηλής ταχύτητας της τεχνολογίας μεταγωγής.

Ακόμα κι αν 12 ομάδες εργασίας Ethernet έχουν ταυτόχρονα πρόσβαση στον βασικό διακομιστή, η αποκλειστική διεπαφή διακομιστή Ethernet 100 Mbps δεν θα υπερφορτωθεί. Κάθε μία από τις δώδεκα θύρες Ethernet των 10 Mbps είναι κορεσμένη με αιτήματα πελατών και απαντήσεις που αποστέλλονται στον διακομιστή. Ο μόνος παράγοντας που περιορίζει τον αριθμό των χρηστών που εξυπηρετούνται είναι ο αριθμός των θυρών μεταγωγής 10 Mbit/s στις οποίες συνδέονται οι ομάδες εργασίας. Από τη στιγμή που δεν υπάρχουν άλλες θύρες για τη σύνδεση ομάδων εργασίας, η αρχιτεκτονική εξαντλεί τις δυνατότητές της. Για να παρέχετε περισσότερες θύρες Ethernet, πρέπει να συνδέσετε πολλούς διακόπτες και, στη συνέχεια, ο αριθμός των ταυτόχρονων χρηστών μπορεί να αυξηθεί.

Η λύση FDDI παρέχει επικοινωνία υψηλής ταχύτητας με διακομιστές. Στην υπό μελέτη περίπτωση, πρόκειται για έναν κοινό δακτύλιο FDDI που λειτουργεί στα 100 Mbps. Σε αντίθεση με έναν διακόπτη πλαισίων 10/100, μπορείτε να συνδέσετε πολύ περισσότερες ομάδες εργασίας σε έναν δακτύλιο FDDI, καθώς αυτή η τεχνολογία δεν έχει περιορισμούς στον αριθμό των θυρών. Οι διαχειριστές δικτύου μπορούν να χρησιμοποιήσουν έναν δρομολογητή μεταξύ Ethernet και FDDI για να συνδέσουν ομάδες εργασίας στον δακτύλιο των 100 Mbps έως ότου κορεστεί πλήρως η ραχοκοκαλιά. Αυτή η λύση σάς επιτρέπει να εξυπηρετήσετε περισσότερους από 1300 χρήστες.

Δυστυχώς, ο χρόνος απόκρισης του FDDI είναι υψηλότερος από αυτόν μιας αρχιτεκτονικής μεταγωγής και θα αυξηθεί εάν η ραχοκοκαλιά τμηματοποιηθεί αφού έχει κορεστεί. Αυτό συμβαίνει επειδή σε έναν τμηματοποιημένο κορμό FDDI, οι πληροφορίες πρέπει να περνούν από δύο δρομολογητές κατά τη διάρκεια κάθε αιτήματος προς τον διακομιστή.

Η λύση ATM παρέχει εξαιρετικό χρόνο απόκρισης και εξυπηρετεί εξαιρετικά μεγάλο αριθμό χρηστών. Ουσιαστικά, η λύση ATM υποστηρίζει περισσότερο από 400 φορές τον απαιτούμενο αριθμό χρηστών. Επομένως, αυτή η αρχιτεκτονική δεν είναι η βέλτιστη.

Πιθανώς η καλύτερη επιλογή για την εκτέλεση αυτού του λογισμικού είναι είτε η εναλλαγή καρέ 10/100 είτε η FDDI. Αυτές οι λύσεις υποστηρίζουν γραμμές υψηλής ταχύτητας και μπορούν να μεταδώσουν δεδομένα μέσω καλωδίου οπτικών ινών για τη σύνδεση χρηστών σε σημαντικές αποστάσεις. Σημειώστε ότι το FDDI είναι μια πιο «παραδοσιακή» τεχνολογία για ένα δίκτυο παραγωγής και μια λύση μεταγωγής πλαισίων 10/100 παρέχει καλύτερη απόδοση και είναι πιθανότατα πιο οικονομικά αποδοτική, καθώς δεν απαιτεί το πρόσθετο κόστος των διεπαφών FDDI.

Συνεργατική επεξεργασία εικόνας

Ο στόχος του έργου που συζητείται σε αυτή την ενότητα είναι να αυτοματοποιήσει την επεξεργασία, την αποθήκευση και την ανάκτηση γραφικών εικόνων. Η αυτόματη επεξεργασία εικόνας εξοικονομεί περισσότερο από το 20% του χρόνου εργασίας. Ένας πιθανός τομέας εφαρμογής για ένα τέτοιο σύστημα είναι μια εταιρεία μηχανικής και κατασκευής όπου είναι απαραίτητο να απλοποιηθεί η ηλεκτρονική αποθήκευση, επεξεργασία και ανάκτηση εγγράφων που αναπτύσσονται. Μέχρι και 300 χρήστες μπορούν να εργαστούν στο δίκτυο ταυτόχρονα.

Στην επεξεργασία εικόνας, μια κεντρική βάση δεδομένων χρησιμεύει ως αποθήκη για όλα τα έγγραφα. Οι μηχανικοί χρησιμοποιούν ηλεκτρονικά προγράμματα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου και συνεργασίας και βάσεις δεδομένων ερωτημάτων για να καθορίσουν ποιο έργο θα πρέπει να εργαστούν. Το σύστημα πρέπει να υποστηρίζει τις ακόλουθες λειτουργίες:

• λήψη αρχείων CAD από αποθήκη εικόνων.
• προβολή λεπτομερειών εικόνας.
• ενημέρωση αρχείων και αρχείων.
• Έλεγχος εγγράφων ανάπτυξης·
• αποστολή αρχείων σε κεντρικό διακομιστή για μετατροπή.
• εγγραφή ενημερωμένων αρχείων CAD σε έναν κεντρικό διακομιστή.
• προβολή του "mailbox" του χρήστη για λήψη νέων εργασιών.

Το φορτίο δικτύου σε ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να κυμαίνεται από μέτριο έως υψηλό (λόγω συχνών μεταφορών αρχείων CAD). Το σύστημα, όπως συμβαίνει συχνά με το λογισμικό ομαδικής συνεργασίας, χρησιμοποιείται 24 ώρες την ημέρα, κάθε μέρα.

Το σχήμα 7 δείχνει τον χρόνο δικτύου που απαιτείται για την εγγραφή μιας οπτικής εικόνας στη βάση δεδομένων του κεντρικού διακομιστή χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα μαζικής επεξεργασίας εικόνας. Σε αυτό το σύστημα, ο χρόνος απόκρισης του διακομιστή θα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την επιλογή της αποδοτικής τεχνολογίας δικτύου. Η αργή μεταφορά δεδομένων μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικό οικονομικό κόστος για μια εταιρεία. Για παράδειγμα, για 300 μηχανικούς, μια διαφορά στην ταχύτητα μεταφοράς μόλις δύο λεπτών οδηγεί σε συνολική απώλεια 80 ωρών εργασίας την ημέρα. Εάν ο χρόνος εργασίας ενός μηχανικού αποτιμάται στα 100 $. /h, τότε σε ένα χρόνο μόνο λόγω της αργής λειτουργίας του δικτύου η εταιρεία μπορεί να χάσει 2 εκατομμύρια δολάρια.

(1x1)

Εικόνα 7.
Χαρακτηριστικά κυκλωμάτων που χρησιμοποιούνται για ομαδικά προγράμματα επεξεργασίας εικόνας.

Το τμήμα Ethernet έχει φυσικά εξαιρετικό χρόνο απόκρισης, αλλά, όπως στο παράδειγμα ανάλυσης συσχέτισης, δεν μπορεί να συνδέσει 300 σταθμούς εργασίας μηχανικής, διακομιστές και σχετικό περιφερειακό εξοπλισμό.

Μια δρομολογημένη κατακερματισμένη ραχοκοκαλιά μπορεί να υποστηρίξει πολλά τμήματα και επομένως πολλούς περισσότερους χρήστες από ένα μεμονωμένο δίκτυο Ethernet, αλλά δεν έχει το εύρος ζώνης που απαιτείται για να χειριστεί μεγάλους όγκους πληροφοριών ευαίσθητων σε καθυστέρηση μεταξύ ομάδων εργασίας και του τμήματος "ραχοκοκαλιάς" Ethernet. Ο δρομολογητής απλά δεν μπορεί να χειριστεί την τεράστια ροή πληροφοριών πριν κορεστούν οι διεπαφές. Οι δρομολογητές μεσαίας κατηγορίας που αναπτύχθηκαν τα τελευταία χρόνια δεν έχουν σχεδιαστεί για να υποστηρίζουν διαδικασίες παραγωγής υψηλής έντασης δικτύου. Ούτε ένα μεμονωμένο τμήμα ούτε ένας δρομολογημένος κορμός μπορεί να υποστηρίξει τον απαιτούμενο αριθμό χρηστών και δεν μπορεί να χρησιμεύσει ως λύση για αυτό το σύστημα.

Ένα δίκτυο μεταγωγής πλαισίων 10/100 παρέχει ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων παρόμοιους με αυτούς μιας αρχιτεκτονικής τμήματος Ethernet. Σε αυτήν την περίπτωση, ο απαιτούμενος αριθμός χρηστών μπορεί να έχει πρόσβαση στους διακομιστές ταυτόχρονα, δηλ. 300. Δυστυχώς, αυτός ο αριθμός συνδέσεων είναι το όριο αυτής της τεχνολογίας και επομένως είναι δύσκολο να εργαστείτε με άλλα προγράμματα σε αυτήν. Όπως και με το πρόγραμμα ανάλυσης συσχέτισης, ο αριθμός των θυρών περιορίζει τον αριθμό των χρηστών που μπορούν να εξυπηρετηθούν. Ωστόσο, σε αντίθεση με την τεχνολογία δρομολόγησης, η εναλλαγή πλαισίων 10/100 σχεδιάστηκε για να επιτρέπει τη μετάδοση μηνυμάτων με τη μέγιστη ταχύτητα σε όλα τα κανάλια χωρίς να προκαλείται συμφόρηση χρησιμοποιώντας τον ίδιο τον μηχανισμό μεταγωγής.

Η έννοια της ομαδοποίησης βάσεων δεδομένων περιλαμβάνει τη διανομή κεντρικών δεδομένων σε αρκετούς μικρότερους διακομιστές που βρίσκονται σε περιοχές με τη μεγαλύτερη συγκέντρωση χρηστών. Φέρνοντας τον διακομιστή πιο κοντά σε ομάδες εργασίας σε επίπεδο επιχείρησης, μειώνονται οι χρόνοι απόκρισης και ο όγκος των πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω του δικτύου. Χρησιμοποιώντας μια τέτοια αρχιτεκτονική, είναι απαραίτητο να αναπτυχθούν δίκτυα και προγράμματα ταυτόχρονα.

Ένας σχεδιαστής δικτύου, εάν θέλει να επιτύχει τους εξαιρετικούς χρόνους απόκρισης που σχετίζονται με την τεχνολογία εναλλαγής πλαισίων 10/100, μπορεί να αποφασίσει να χωρίσει τους χρήστες σε συμπλέγματα δικτύου, το καθένα με τον δικό του «κεντρικό» διακομιστή (Εικόνα 8). Αν και η ομαδοποίηση είναι μια δημοφιλής τεχνολογία στις αρχιτεκτονικές εναλλαγής πλαισίων, η διαδικασία σχεδιασμού της είναι αρκετά περίπλοκη. Για να δημιουργήσετε συμπλέγματα, πρέπει να διανείμετε τη βάση δεδομένων σε τρεις ή τέσσερις διακομιστές και στη συνέχεια να συνδέσετε τους χρήστες και τους διακομιστές σε έναν διακόπτη υψηλής ταχύτητας. Για τον σχεδιασμό συμπλεγμάτων, είναι απαραίτητο να εξισορροπηθούν σωστά οι ροές πληροφοριών μεταξύ διακομιστών και ομάδων εργασίας, καθώς και να αναπτυχθούν σχήματα αναπαραγωγής βάσεων δεδομένων. Αυτό απαιτεί στενή συνεργασία μεταξύ λογισμικού και προγραμματιστών δικτύου.

(1x1)

Εικόνα 8.
Χρήση αρχιτεκτονικής συμπλέγματος.

FDDI και ATM εξυπηρετούν τον απαιτούμενο αριθμό χρηστών. Το δίκτυο FDDI υποστηρίζει περίπου 700 χρήστες, αλλά ο χρόνος απόκρισής του είναι σχετικά αργός. Ένα δίκτυο FDDI χρειάζεται 20 δευτερόλεπτα περισσότερο για να ολοκληρώσει οποιαδήποτε λειτουργία μεταφοράς αρχείων από έναν διακόπτη καρέ 10/100 ή έναν διακόπτη ATM. Ωστόσο, για αυτήν την εταιρεία, το 20 μπορεί να οδηγήσει σε ετήσιες απώλειες 327 χιλιάδων δολαρίων. Για σύγκριση, όταν χρησιμοποιείτε την τεχνολογία ATM, μπορείτε να ανακτήσετε το κόστος της εφαρμογής της σε ένα χρόνο.

Προσομοίωση Περιβάλλοντος

Ο στόχος του έργου είναι η μεταφορά λογισμικού περιβαλλοντικής μοντελοποίησης από έναν υπερυπολογιστή σε ένα τυπικό σύστημα πελάτη-διακομιστή. Εκτιμώμενη εξοικονόμηση - περισσότερα από 1 εκατομμύριο $. ανά έτος (δαπανάται για τη λειτουργία υπερυπολογιστή). Αυτή είναι η εργασία που ανατίθεται σε ειδικούς δικτύων από μια περιβαλλοντική εταιρεία συμβούλων. Το σύστημα πελάτη-διακομιστή υποτίθεται ότι εκτελεί προγράμματα για την προσομοίωση της ατμόσφαιρας, εξυπηρετώντας 180 χρήστες ταυτόχρονα. Τα προγράμματα έχουν σχεδιαστεί για να αναλύουν τη ρύπανση του περιβάλλοντος από τις καμινάδες, τις εκκενώσεις νερού εργοστασίων, τα καυσαέρια αυτοκινήτων κ.λπ. Τα προγράμματα πρέπει να εκτελούν τις ακόλουθες λειτουργίες:

• δημιουργία μοντέλου περιβάλλοντος, ρύθμιση παραμέτρων προσομοίωσης.
• Διαμόρφωση αρχείων εισαγωγής τοπογραφίας και ατμοσφαιρικών δεδομένων.
• έναρξη του προγράμματος προσομοίωσης·
• λήψη πρόσθετων αρχείων.
• ανταλλαγή αρχείων εργασίας·
• εγγραφή αρχείων εξόδου προσομοίωσης.
• καταγραφή αποτελεσμάτων προσομοίωσης στον διακομιστή αρχείων της ομάδας εργασίας.
• προβολή αποτελεσμάτων.

Το δίκτυο χρησιμοποιείται πολύ εντατικά. Είναι απαραίτητο να ανεβάσετε αρχεία για μαθηματική μοντελοποίηση έως 60 MB στους διακομιστές. Η έντονη ροή πληροφοριών μεταξύ διακομιστών χρησιμεύει για την ανταλλαγή αρχείων εργασίας (περίπου 1000 φορές κατά την επεξεργασία ενός μοντέλου). Η εταιρεία αναμένει από αυτό το σύστημα υπολογιστή να εκτελεί υπολογισμούς το 99% του χρόνου, χρησιμοποιώντας το δίκτυο για τη μετάδοση δεδομένων το 1% του χρόνου. Το σύστημα πρέπει να παρέχει υψηλή απόδοση. Οι υπολογισμοί γίνονται όλο το εικοσιτετράωρο, τουλάχιστον 360 ημέρες το χρόνο.

Το Σχήμα 9 δείχνει τη σχετική απόδοση των πέντε αρχιτεκτονικών δικτύου και την ικανότητά τους να υποστηρίζουν μια εφαρμογή περιβαλλοντικής προσομοίωσης. Οι συντεταγμένες του άξονα Υ δείχνουν τον χρόνο που απαιτείται για την ολοκλήρωση 1000 ανταλλαγών αρχείων εργασίας μεταξύ δύο κεντρικών διακομιστών. Αυτή η ανταλλαγή αρχείων λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια οποιασδήποτε μαθηματικής μοντελοποίησης. Για να μετακινήσετε αυτό το πρόγραμμα από έναν υπερυπολογιστή σε ένα περιβάλλον πελάτη-διακομιστή, απαιτείται πολύ υψηλή απόδοση δικτύου και υπολογιστών.

Εικόνα 9.
Δυνατότητες αρχιτεκτονικών δικτύων κατά την εκτέλεση προγραμμάτων περιβαλλοντικής μοντελοποίησης.

Στο τμήμα Ethernet, ακόμη και διαχωρισμένο από τις ομάδες εργασίας με μια προστατευτική οθόνη, μεταδίδονται πάρα πολλές πληροφορίες. Ένα τμήμα μπορεί να υποστηρίξει μόνο τρεις χρήστες. Το ίδιο μπορεί να ειπωθεί για ένα δίκτυο Ethernet και μια δρομολογημένη κατακερματισμένη ραχοκοκαλιά. Και οι δύο αρχιτεκτονικές χρησιμοποιούν κορμούς Ethernet και, ως αποτέλεσμα, υποστηρίζουν τον ίδιο αριθμό χρηστών. Και οι δύο αρχιτεκτονικές έχουν επίσης τον ίδιο χρόνο απόκρισης. Οι λειτουργίες διακομιστή-προς-διακομιστή που περιγράφονται παραπάνω δεν χρησιμοποιούν δρομολογητή, ακόμη και σε μια αρχιτεκτονική βασικού άξονα δρομολόγησης, καθώς και οι δύο διακομιστές βρίσκονται στο ίδιο τμήμα Ethernet.

Το δίκτυο FDDI σε αυτή την περίπτωση μπορεί να υποστηρίξει περίπου 110 χρήστες, που είναι σημαντικά μικρότερος από τον απαιτούμενο αριθμό. Εάν χρησιμοποιείτε ομαδοποίηση, η οποία συζητήθηκε λεπτομερώς στην προηγούμενη ενότητα, μπορείτε να επιτύχετε τα απαιτούμενα αποτελέσματα. Τα συμπλέγματα FDDI, ωστόσο, θα ήταν λιγότερο αποδοτικά από τα συμπλέγματα με μεταγωγή πλαισίων 10/100, επειδή κάθε σύμπλεγμα θα απαιτούσε έναν ή περισσότερους δρομολογητές για να επικοινωνήσει τον δακτύλιο FDDI με τις ομάδες εργασίας.

Ο χρόνος απόκρισης του δικτύου FDDI στις λειτουργίες διακομιστή-προς-διακομιστή είναι εξαιρετικός. Η συναλλαγή πραγματοποιείται σε έναν δακτύλιο FDDI, επομένως δεν υπάρχει ρελέ στο δρομολογητή. Ως αποτέλεσμα, ο δακτύλιος FDDI παρέχει καλύτερους χρόνους απόκρισης από μια λύση 10/100 με διακόπτη καρέ ή ATM. Αν και το FDDI είναι κατάλληλο για αυτήν την καθαρή λειτουργία κορμού, για λειτουργίες πελάτη σε κορμό είναι τέσσερις φορές πιο αργή από την εναλλαγή πλαισίου 10/100 ή ATM.

Η λύση εναλλαγής πλαισίου υποστηρίζει περισσότερους από 150 χρήστες, δηλαδή περισσότερο από FDDI. Υπάρχει μια εξήγηση για αυτό: ενώ το FDDI χρησιμοποιεί μόνο έναν κοινό δακτύλιο, ο διακόπτης καρέ 10/100 προσφέρει σε καθέναν από τους βασικούς διακομιστές τη δική του διεπαφή μεταγωγής 100 Mbps. Αυτό επιτρέπει στον διακόπτη να μετακινεί δεδομένα από διακομιστή σε διακομιστή αρκετά γρήγορα. Ωστόσο, λίγοι σχεδιαστές δικτύων θα πρότειναν τη χρήση διακόπτη πλαισίων 10/100 αντί για FDDI, παρόλο που η εναλλαγή είναι καλύτερη λύση. Όπως ήδη αναφέρθηκε, η εναλλαγή πλαισίου δεν υποστηρίζει τους απαιτούμενους 180 χρήστες. Επομένως, απομένουν μόνο δύο επιλογές: είτε δημιουργία συμπλεγμάτων 10/100 διακοπτών ή μετάβαση σε ATM.

Μόνο η αρχιτεκτονική του ATM παρέχει υποστήριξη για τον απαιτούμενο αριθμό χρηστών. Επιτρέποντας τη δημιουργία ενός δικτύου μεταγωγής, παρουσιάζει εξαιρετικούς χρόνους απόκρισης τόσο για λειτουργίες πελάτη-προς-ραχοκοκαλιά όσο και για λειτουργίες που πραγματοποιούνται εξ ολοκλήρου στον κορμό.

Κατασκευή δικτύων

Η μελέτη διαφόρων αρχιτεκτονικών και οι δυνατότητες εφαρμογής τους αποκάλυψε μια σειρά από σημαντικά προβλήματα. Οι σχεδιαστές δικτύων που χρησιμοποιούν μόνο τη διαίσθηση και την προηγούμενη εμπειρία μπορεί να βρεθούν σε δύσκολη θέση. Η «τέχνη» της ανάπτυξης δικτύων πρέπει να γίνει επιστήμη. Η λήψη αποφάσεων χωρίς προσεκτική εξέταση των ιδιοτήτων του λογισμικού που θα χρησιμοποιηθεί στο δίκτυο μπορεί να οδηγήσει σε κακή εκτέλεση του έργου.

Το γεγονός ότι το Ethernet με μεταγωγή 10/100 καρέ υποστηρίζει περισσότερους χρήστες σε ένα προσομοιωμένο περιβάλλον από ένα δίκτυο κορμού FDDI μπορεί να αποτελεί έκπληξη για πολλούς σχεδιαστές δικτύων. Κατά την ανάπτυξη ενός δικτύου για τέτοιο λογισμικό, η «διαίσθηση» πιθανότατα θα οδηγούσε στην ανάπτυξη ενός δικτύου FDDI - δηλαδή μιας πιο ακριβής λύσης. Σε αυτήν την περίπτωση, το δίκτυο θα μπορούσε να εξυπηρετήσει λιγότερους χρήστες. Τα δίκτυα με μεταγωγή καρέ ή τα δίκτυα ATM θα μπορούσαν να εξοικονομήσουν 300.000 $ στην εταιρεία χρησιμοποιώντας λογισμικό επεξεργασίας μαζικής εικόνας. ανά έτος, παρέχοντας καλύτερους χρόνους απόκρισης και μεγαλύτερη παραγωγικότητα για την ομάδα μηχανικών.

Στο σημερινό περιβάλλον, για να σχεδιάσουν και να διατηρήσουν σωστά ένα δίκτυο, οι διαχειριστές πρέπει να μάθουν να επιλύουν τα ακόλουθα προβλήματα.

Πριν εμφανιστούν οι τεχνολογίες μεταγωγής πλαισίου και πλέγματος, υπήρχαν αρκετά ορόσημα στην αύξηση της απόδοσης του δικτύου. Τα τμήματα Ethernet και Token Ring συνδέθηκαν με δρομολογητές. Τα δίκτυα Token Ring, τα οποία απαιτούσαν υψηλή απόδοση, είχαν απόδοση δακτυλίου έως και 16 Mbit/s. Στη συνέχεια, οι επιχειρήσεις ανέπτυξαν κορμούς FDDI για τη μεταφορά πληροφοριών μεταξύ ομάδων εργασίας.

Σήμερα, σε ορισμένα υπολογιστικά συστήματα, διακόπτες Ethernet 10 Mbps συμπληρώνουν ή αντικαθιστούν τους δρομολογητές και οι διακόπτες 10/100 πλαισίων ανταγωνίζονται το FDDI. Όπως δείχνουν τα παραδείγματα σε αυτό το άρθρο, η εναλλαγή πλαισίων κατά μέσο όρο παρέχει πολύ καλύτερο χρόνο απόκρισης και υποστηρίζει μεγαλύτερο αριθμό χρηστών σε σύγκριση με τα δρομολογημένα δίκτυα και τον κορμό FDDI. Οι διακόπτες μπορούν να εγκατασταθούν σε μια διαμόρφωση συμπλέγματος, η οποία παρέχει αλληλεπίδραση υψηλής ταχύτητας με διακομιστές ή τον κορμό σε εταιρικό επίπεδο. Με την εναλλαγή, μπορείτε να δημιουργήσετε πιο επεκτάσιμα και διαχειρίσιμα δίκτυα.

Η αρχιτεκτονική των δικτύων αλλάζει τώρα, έτσι ώστε οι δρομολογητές να μην στέκονται πλέον εμπόδιο μεταξύ του πελάτη και του διακομιστή. Τα περισσότερα από αυτά δεν σχεδιάστηκαν για να υποστηρίζουν λειτουργίες πελάτη-διακομιστή χαμηλής καθυστέρησης και υψηλής απόδοσης. Τώρα οι δρομολογητές επιστρέφουν στον αρχικό τους ρόλο - παρέχουν επικοινωνία μεταξύ διαφορετικών δικτύων (για παράδειγμα, Ethernet και Token Ring) και προστασία τείχους προστασίας.

Αν και το FDDI εξακολουθεί να είναι ένα σημαντικό στοιχείο σε μεγάλα δίκτυα κορμού, η μεταγωγή κυψελών σε ATM έχει αρχίσει να αντικαθιστά το FDDI ως μια πιο αποτελεσματική τεχνολογία κορμού. Ίσως μέχρι το τέλος της δεκαετίας, η τεχνολογία ATM θα γίνει ευρέως διαδεδομένη.

Τέλος, η τεχνολογία εναλλαγής πλαισίου και κυψέλης αλλάζει την εξίσωση τιμής/απόδοσης. Η χρήση του μειώνει το κόστος λειτουργίας του δικτύου. Το κόστος δικτύωσης συχνά υπολογίζεται σε βάση ανά λιμάνι. Στο παρελθόν, όταν η συνδεσιμότητα και η διαλειτουργικότητα ήταν ο κύριος σκοπός ενός δικτύου, αυτή η μέθοδος εκτίμησης του κόστους ήταν δικαιολογημένη, αλλά τώρα είναι ξεπερασμένη. Σήμερα, η κύρια πρόκληση στην ανάπτυξη δικτύου δεν είναι η επικοινωνία, αλλά η μετακίνηση μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων που απαιτούνται για κατανεμημένους υπολογιστές. Επομένως, η νέα αρχή του προσδιορισμού του κόστους ενός δικτύου θα πρέπει να αντικατοπτρίζει την ικανότητά του να διαβιβάζει δεδομένα. Το κόστος της θύρας δεν παίζει ρόλο, αφού δεν μας επιτρέπει να αξιολογήσουμε την απόδοση που παρέχει το LAN. Όταν χρησιμοποιείται μια πιο σύγχρονη μέθοδος αξιολόγησης, λαμβάνεται υπόψη το κόστος ανά megabit που μεταφέρεται και η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων μέσω του δικτύου. Στην τεχνολογία μεταγωγής, κάθε υπολογιστής λαμβάνει ένα κανάλι με γνωστό ρυθμό δεδομένων. Εάν η μεταγωγή αξιολογηθεί σύμφωνα με τις νέες αρχές, είναι πιο οικονομική από τα παραδοσιακά κοινόχρηστα LAN. Η εναλλαγή παρέχει υψηλή απόδοση, εξαιρετικό χρόνο απόκρισης και επιτρέπει στους σχεδιαστές δικτύων να κάνουν τα δίκτυα πιο διαχειρίσιμα—τρεις ιδιότητες που είναι κρίσιμες για τα σημερινά και μελλοντικά δίκτυα.

Η αρχιτεκτονική αναφέρεται στην οργάνωση της αλληλεπίδρασης μεταξύ κόμβων δικτύου. Στην τυπική ταξινόμηση, υπάρχουν τρεις τύποι αρχιτεκτονικής. Αντιστοιχούν στους κύριους τύπους LAN. Η αρχιτεκτονική αναφέρεται στην οργάνωση της αλληλεπίδρασης μεταξύ κόμβων δικτύου. Υπάρχουν τρεις κύριες αρχιτεκτονικές, οι οποίες αντιστοιχούν στους κύριους τύπους LAN.

Τύπος αρχιτεκτονικής - λεωφορείο

Η ιδιαιτερότητα αυτού του τύπου αρχιτεκτονικής είναι ότι καθένας από τους κόμβους LAN μεταδίδει δεδομένα σε έναν κοινό κορμό. Από αυτή την άποψη, οποιοσδήποτε κόμβος δικτύου μπορεί να έχει πρόσβαση σε πληροφορίες στη ραχοκοκαλιά.

Τύπος αρχιτεκτονικής - αστέρι

Η ιδιαιτερότητα είναι ότι σε κάθε κόμβο LAN εκχωρείται ένα ξεχωριστό κανάλι επικοινωνίας με τον κεντρικό κόμβο του δικτύου. Από τον κόμβο, οι πληροφορίες πηγαίνουν στον διακομιστή, ο οποίος μπορεί να τις δημοσιεύσει σε άλλους κόμβους.

Τύπος αρχιτεκτονικής - δαχτυλίδι

Η ιδιαιτερότητα είναι ότι η σύνδεση των κόμβων δικτύου γίνεται διαδοχικά. Η ανταλλαγή δεδομένων μπορεί να πραγματοποιηθεί αποκλειστικά μεταξύ κόμβων που βρίσκονται κοντά. Εάν είναι απαραίτητη η ανταλλαγή δεδομένων με άλλους κόμβους LAN, μπορούν να μεταδοθούν κατά τη μεταφορά.

Κανάλια δεδομένων

Εάν προηγουμένως χρησιμοποιούνταν μόνο ενσύρματα τοπικά δίκτυα, τώρα τα ασύρματα είναι δημοφιλή σε πολλές περιπτώσεις. Τη στιγμή Διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι LAN:

ενσύρματο καλωδιακό LAN

καλώδιο οπτικών ινών LAN

ασύρματα LAN

Συνήθως, τα LAN είναι ενσωματωμένα βάση δεδομένων του μέσου μετάδοσης δεδομένων SCS του κτιρίου. Κατά το σχεδιασμό ενός LAN οποιουδήποτε τύπου, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι απαιτήσεις αξιοπιστίας και ασφάλειας. Κατά κανόνα, για τη διασφάλιση της ασφάλειας, υπάρχει ένα ενιαίο σημείο εξουσιοδότησης για όλες τις εφαρμογές και τους πόρους στο τοπικό δίκτυο. Ασύρματο δίκτυοχρησιμοποιείται όπου η χρήση ενός παραδοσιακού LAN με καλώδια είναι αδύνατη ή ασύμφορη.

2.1. Γενικά σημεία κατά την οργάνωση ενός LAN

Ένας υπολογιστής που είναι συνδεδεμένος σε ένα δίκτυο ονομάζεται σταθμός εργασίας, ένας υπολογιστής που παρέχει τους πόρους του ονομάζεται διακομιστής και ένας υπολογιστής που έχει πρόσβαση σε κοινόχρηστους πόρους ονομάζεται πελάτης.

Πολλοί υπολογιστές που βρίσκονται στο ίδιο δωμάτιο ή εκτελούν λειτουργικά τον ίδιο τύπο εργασίας: λογιστική ή προγραμματισμός, εγγραφή εισερχόμενων προϊόντων κ.λπ., συνδέονται μεταξύ τους και συνδυάζονται σε μια ομάδα εργασίας, ώστε να μπορούν να μοιράζονται διάφορους πόρους: προγράμματα, έγγραφα , εκτυπωτές, φαξ κ.λπ.

Μια ομάδα εργασίας είναι οργανωμένη έτσι ώστε οι υπολογιστές που περιλαμβάνονται σε αυτήν να περιέχουν όλους τους απαραίτητους πόρους για την κανονική λειτουργία. Κατά κανόνα, μια ομάδα εργασίας που περιλαμβάνει περισσότερους από 10 - 15 υπολογιστές περιλαμβάνει έναν αποκλειστικό διακομιστή - έναν αρκετά ισχυρό υπολογιστή στον οποίο βρίσκονται όλοι οι κοινόχρηστοι κατάλογοι και το ειδικό λογισμικό για τη διαχείριση της πρόσβασης σε ολόκληρο το δίκτυο ή μέρος του.

Ομάδες διακομιστών συνδυάζονται σε τομείς. Ένας χρήστης τομέα μπορεί να συνδεθεί στο δίκτυο σε οποιονδήποτε σταθμό εργασίας σε αυτόν τον τομέα και να αποκτήσει πρόσβαση σε όλους τους πόρους του. Συνήθως, στα δίκτυα διακομιστών, όλοι οι κοινόχρηστοι εκτυπωτές συνδέονται με διακομιστές εκτύπωσης.

Από την άποψη της οργάνωσης της αλληλεπίδρασης των υπολογιστών, τα δίκτυα χωρίζονται σε peer-to-peer (Peer-to-Peer Network) και με αποκλειστικό διακομιστή (Dedicated Server Network). Σε ένα δίκτυο peer-to-peer, κάθε υπολογιστής παίζει τον ίδιο ρόλο. Ωστόσο, η αύξηση του αριθμού των υπολογιστών στο δίκτυο και η αύξηση του όγκου των δεδομένων που αποστέλλονται οδηγεί στο γεγονός ότι η διεκπεραίωση του δικτύου γίνεται εμπόδιο.

Το ευρέως χρησιμοποιούμενο λειτουργικό σύστημα Windows 95 (98), που αναπτύχθηκε από τη Microsoft, έχει σχεδιαστεί κυρίως για να λειτουργεί σε δίκτυα peer-to-peer, για να υποστηρίζει τον υπολογιστή ως πελάτη άλλων δικτύων.

Τα Windows 95, όπως και τα Windows για ομάδες εργασίας, μπορούν να χρησιμεύσουν ως διακομιστής σε ένα δίκτυο. Εξασφαλίζεται η συμβατότητα με παλιά προγράμματα οδήγησης δικτύου MS-DOS και Windows Z.x. Το νέο λειτουργικό σύστημα σας επιτρέπει:

Κοινή χρήση σκληρών δίσκων, εκτυπωτών, καρτών φαξ, οργάνωση τοπικών δικτύων peer-to-peer (LAN).

Χρησιμοποιήστε απομακρυσμένη πρόσβαση και μετατρέψτε τον υπολογιστή γραφείου σας σε διακομιστή με δυνατότητα κλήσης.

Υποστήριξη προγραμμάτων οδήγησης δικτύου DOS 16-bit.

Ο διαχειριστής δικτύου μπορεί να ορίσει τη συνολική σχεδίαση του επιτραπέζιου συστήματος, να καθορίσει ποιες λειτουργίες θα είναι διαθέσιμες στους χρήστες του δικτύου και να ελέγξει τη διαμόρφωση του συστήματος επιφάνειας εργασίας.

Ένα δίκτυο που βρίσκεται σε μια σχετικά μικρή περιοχή ονομάζεται τοπικό (LAN - Local Area Network). Τα τελευταία χρόνια, η δομή του LAN έχει γίνει πιο περίπλοκη λόγω της δημιουργίας ετερογενών δικτύων που συνδέουν διαφορετικές πλατφόρμες υπολογιστών. Η δυνατότητα διεξαγωγής τηλεδιάσκεψης και χρήσης πολυμέσων αυξάνει τις απαιτήσεις για λογισμικό δικτύου. Οι σύγχρονοι διακομιστές μπορούν να αποθηκεύουν δυαδικά μεγάλα αντικείμενα (BLOBs) που περιέχουν αρχεία κειμένου, γραφικών, ήχου και βίντεο. Συγκεκριμένα, εάν χρειάζεται να αποκτήσετε μια βάση δεδομένων τμήματος HR μέσω του δικτύου, τότε η τεχνολογία BLOB θα σας επιτρέψει να μεταφέρετε όχι μόνο προσωπικά δεδομένα: επώνυμο, όνομα, πατρώνυμο, έτος γέννησης, αλλά και πορτρέτα σε ψηφιακή μορφή.

Δύο τεχνολογίες για τη χρήση του διακομιστή

Υπάρχουν δύο τεχνολογίες για τη χρήση ενός διακομιστή: η τεχνολογία διακομιστή αρχείων και η αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή. Το πρώτο μοντέλο χρησιμοποιεί έναν διακομιστή αρχείων στον οποίο αποθηκεύονται τα περισσότερα προγράμματα και δεδομένα. Κατόπιν αιτήματος του χρήστη, του αποστέλλονται το απαραίτητο πρόγραμμα και δεδομένα. Η επεξεργασία πληροφοριών πραγματοποιείται στο σταθμό εργασίας.

Σε συστήματα με αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή, η ανταλλαγή δεδομένων πραγματοποιείται μεταξύ της εφαρμογής πελάτη (front-end) και της εφαρμογής διακομιστή (back-end). Τα δεδομένα αποθηκεύονται και υποβάλλονται σε επεξεργασία σε έναν ισχυρό διακομιστή, ο οποίος ελέγχει επίσης την πρόσβαση σε πόρους και δεδομένα. Ο σταθμός εργασίας λαμβάνει μόνο τα αποτελέσματα του ερωτήματος. Οι προγραμματιστές εφαρμογών επεξεργασίας πληροφοριών χρησιμοποιούν συνήθως αυτήν την τεχνολογία.

Η χρήση μεγάλων και πολύπλοκων εφαρμογών οδήγησε στην ανάπτυξη μιας αρχιτεκτονικής πολλαπλών επιπέδων, κυρίως τριών επιπέδων, με δεδομένα τοποθετημένα σε ξεχωριστό διακομιστή βάσης δεδομένων. Όλες οι κλήσεις στη βάση δεδομένων περνούν μέσω του διακομιστή εφαρμογών, όπου συνδυάζονται. Η μείωση του αριθμού των κλήσεων βάσης δεδομένων μειώνει τα τέλη άδειας χρήσης για το DBMS.

6. Τοπολογία – αυτή είναι η διαμόρφωση των στοιχείων σύνδεσης σε ένα δίκτυο. Η τοπολογία καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά ενός δικτύου, όπως η αξιοπιστία, η απόδοση, το κόστος, η ασφάλεια κ.λπ.

Μία από τις προσεγγίσεις για την ταξινόμηση των τοπολογιών LAN είναι να διακρίνουμε δύο κύριες κατηγορίες τοπολογιών: αναμετάδοση Καισυνεχής.

ΣΕαναμετάδοση διαμορφώσεις, κάθε προσωπικός υπολογιστής μεταδίδει σήματα που μπορούν να γίνουν αντιληπτά από άλλους υπολογιστές. Τέτοιες διαμορφώσεις περιλαμβάνουν τοπολογίες «κοινό λεωφορείο», «δέντρο», «αστέρι με παθητικό κέντρο». Ένα δίκτυο αστεριών μπορεί να θεωρηθεί ως ένας τύπος "δέντρου" που έχει μια ρίζα με έναν κλάδο σε κάθε συνδεδεμένη συσκευή.

ΣΕσυνεχής διαμορφώσεις, κάθε φυσικό υποστρώμα μεταδίδει πληροφορίες σε έναν μόνο προσωπικό υπολογιστή. Παραδείγματα διαδοχικών διαμορφώσεων είναι: αυθαίρετες (τυχαία σύνδεση υπολογιστών), ιεραρχική, "δαχτυλίδι", "αλυσίδα", "αστέρι με πνευματικό κέντρο", "νιφάδα χιονιού" κ.λπ.

Ας δούμε εν συντομία τις τρεις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες (βασικές) τοπολογίες LAN: star, bus και ring.

Σε περίπτωση τοπολογία αστεριών Κάθε υπολογιστής συνδέεται μέσω ειδικού προσαρμογέα δικτύου με ξεχωριστό καλώδιο στον κεντρικό κόμβο. Ο κεντρικός κόμβος είναι ένας παθητικός σύνδεσμος ή ένας ενεργός επαναλήπτης.

Το μειονέκτημα αυτής της τοπολογίας είναι η χαμηλή αξιοπιστία, καθώς η αστοχία του κεντρικού κόμβου οδηγεί σε διακοπή λειτουργίας ολόκληρου του δικτύου και το συνήθως μεγάλο μήκος καλωδίου (αυτό εξαρτάται από την πραγματική τοποθέτηση των υπολογιστών). Μερικές φορές, για να αυξηθεί η αξιοπιστία, εγκαθίσταται ένα ειδικό ρελέ στον κεντρικό κόμβο, το οποίο σας επιτρέπει να αποσυνδέσετε τις αποτυχημένες δοκούς καλωδίων.

Κοινή τοπολογία διαύλου περιλαμβάνει τη χρήση ενός καλωδίου στο οποίο είναι συνδεδεμένοι όλοι οι υπολογιστές. Οι πληροφορίες σχετικά με αυτό μεταδίδονται από υπολογιστές μία προς μία.

Το πλεονέκτημα αυτής της τοπολογίας είναι, κατά κανόνα, το μικρότερο μήκος καλωδίου, καθώς και η υψηλότερη αξιοπιστία από αυτό ενός "αστέρου", καθώς η αποτυχία ενός μεμονωμένου σταθμού δεν διαταράσσει τη λειτουργία του δικτύου στο σύνολό του. Τα μειονεκτήματα είναι ότι ένα σπάσιμο του κύριου καλωδίου οδηγεί σε αλειτουργία ολόκληρου του δικτύου, καθώς και σε κακή ασφάλεια των πληροφοριών στο σύστημα σε φυσικό επίπεδο, καθώς τα μηνύματα που αποστέλλονται από έναν υπολογιστή σε άλλο, καταρχήν, μπορούν να ληφθούν σε οποιονδήποτε άλλο υπολογιστή.

Στο τοπολογία δακτυλίου Τα δεδομένα μεταδίδονται από τον έναν υπολογιστή στον άλλο μέσω ρελέ. Εάν ένας υπολογιστής λάβει δεδομένα που δεν προορίζονται για αυτόν, τα διαβιβάζει περαιτέρω κατά μήκος του δακτυλίου. Ο παραλήπτης δεν μεταδίδει πουθενά τα δεδομένα που προορίζονται για αυτόν.

Το πλεονέκτημα της τοπολογίας δακτυλίου είναι η υψηλότερη αξιοπιστία του συστήματος σε περίπτωση διακοπής του καλωδίου από ό,τι στην περίπτωση μιας κοινής τοπολογίας διαύλου, καθώς υπάρχουν δύο διαδρομές πρόσβασης σε κάθε υπολογιστή. Τα μειονεκτήματα της τοπολογίας περιλαμβάνουν το μεγάλο μήκος καλωδίου, τη χαμηλή απόδοση σε σύγκριση με το "αστέρι" (αλλά συγκρίσιμο με τον "κοινό δίαυλο"), καθώς και την κακή ασφάλεια πληροφοριών, όπως με την τοπολογία με έναν κοινό δίαυλο.

Η τοπολογία ενός πραγματικού LAN μπορεί να είναι ακριβώς η ίδια με ένα από τα παραπάνω ή να περιλαμβάνει έναν συνδυασμό τους. Η δομή του δικτύου καθορίζεται γενικά από τους ακόλουθους παράγοντες: τον αριθμό των υπολογιστών που συνδέονται, τις απαιτήσεις για αξιοπιστία και αποτελεσματικότητα της μεταφοράς πληροφοριών, οικονομικούς παράγοντες κ.λπ.