Физическая структуризация сети

В целях увеличения общей длины сети используют физические соединения различных сегментов сетевого кабеля с помощью повторителей. Сегмент – это непрерывная часть сети, имеющая один и тот же носитель информации. Повторитель – простейший из коммутационных устройств – осуществляет передачу сигналов из одного сегмента сети в другой. Повторители позволяют увеличить общую длину сети за счет улучшения качества передаваемых сигналов (восстановление мощности сигнала, его амплитуды, улучшение фронтов и др.).

Рис. 19. Физическая структуризация сети Ethernet с применением повторителей

Использование повторителей для примера сети Ethernet позволяет увеличить длину сети почти до 1000 м.

Повторитель, имеющий несколько портов и соединяющий несколько сегментов, называется концентратором или «хабом». Они в локальных сетях используются повсеместно. Таким образом, концентраторы повторяют сигналы одного из своих портов на выходах других. Физическая структура сети накладывает свои особенности на структуру концентраторов. Например, концентратор сети Ethernet повторяет входные сигналы на всех портах, кроме того, с которого они пришли.

Рис. 20. Концентратор сети Ethernet

Концентратор сети Token Ring имеет следующую структуру.

Рис. 21. Концентратор сети Token Ring

Добавление в сеть концентратора меняет ее физическую структуру, не меняя логической структуры. При этом физическая и логическая структуры могут совпадать или не совпадать.

Рис. 22. Случай, когда логическая и физическая топологии сети совпадают

Например, сеть, представленная на рис. 22, имеет физическую топологию кольцо. Узлы такой сети получают доступ к кабелям кольца путем передачи друг другу специального маркера (отсюда название – маркерное кольцо). Маркер – это уникальная последовательность битов, не встречающаяся в потоке данных и другой информации. Этот маркер передается последовательно от одного узла к другому в том же порядке, который образует и физическое кольцо.

Рассмотрим пример несовпадения физической и логической структур сети.

Рис. 23. Случай, когда логическая и физическая структуры сети не совпадают

Сеть, представленная на рис. 23, имеет физическую топологию общей шины. Но доступ к каждому узлу сети происходит не случайным образом, а путем передачи маркера от узла 1 к узлу 2, от узла 2 к узлу 3 и т.д., последний узел передает маркер узлу 1. Таким образом, порядок передачи маркера не повторяет порядок передачи электрических сигналов, а определяется логическим конфигурированием драйверов сетевых адаптеров.

На рассмотренном ранее рис. 20 с концентратором сети Ethernet концентратор образует физическую топологию звезда, а логическая топология – общая шина, так как концентратор повторяет данные, пришедшие с любого порта, на всех остальных портах, то они появляются одновременно на всех физических сегментах сети, как и в сети с физической общей шиной.

Физическая структуризация с помощью концентраторов кроме увеличения ее протяженности повышает надежность ее работы. Например, если какой-нибудь узел сети долго монопольно занимает сеть, то в неструктурированной сети ее работа будет нарушена полностью, а в структурированной концентратор может блокировать некорректно работающий узел.