Продолжая разговор о построении сетей, начатый в предыдущих номерах "КВ" (См. №№ 16 и 22), рассмотрим сегодня такое понятие как топология сети, или архитектура ее построения.

Простые сети строятся, как правило, либо по принципу, условно говоря, "последовательного" соединения компьютеров, либо по схеме "звезда". Рассмотрим их в определенной исторической последовательности.

"Последовательное" соединение подразумевает наличие общего кабеля, к которому подключаются отдельные рабочие места. Причем, кабель может быть общим как физически, так и логически.

На сегодняшний день наиболее известны 2 варианта последовательного соединения. Это, так называемые, "толстый" и "тонкий" Ethernet.

Исходную идею "толстого" Ethernet'а можно, наверное, сформулировать так: основу сети составляет кабель, к которому подключаются рабочие места пользователей (см. рис.1).

Данный тип сети обычно строится по стандарту 10Base-5. Он использует в качестве среды передачи данных коаксиальный кабель с диаметром центрального медного провода 2,17 мм и внешним диаметром около 10 мм (отсюда и название "толстый" Ethernet).

Сегмент кабеля может иметь максимальную длину 500 м. При большей длине устанавливаются повторители, в народе - repeater'ы, которые представляют собой что-то вроде ретранслятора, поскольку на больших расстояниях возникает проблема затухания сигнала. На концах кабеля устанавливаются согласующие терминаторы (заглушки) сопротивлением 50 Ом, поглощающие распространяющиеся по кабелю сигналы и препятствующие возникновению отраженных сигналов.

Компьютеры подключаются к кабелю при помощи специального приемопередатчика - трансивера. Трансивер устанавливается непосредственно на кабеле и питается от сетевого адаптера компьютера. Трансивер может подсоединяться к кабелю как методом прокалывания, так и путем вставки между отрезками кабеля. Трансивер соединяется с сетевым адаптером интерфейсным кабелем AUI (Attachment Unit Interface) длиной до 50 м, состоящим из 4 витых пар (адаптер должен иметь разъем AUI). Допускается подключение к одному сегменту не более 100 трансиверов, причем расстояние между подключениями трансиверов не должно быть меньше 2,5 м.

К достоинствам "толстого" Ethernet'а стоит отнести, прежде всего, низкую вероятность физического повреждения такого кабеля, или, иначе говоря, высокую надежность. Другое немаловажное его достоинство - длина кабеля без повторителей (500 м), что позволяет достаточно просто добавлять новые рабочие места, например, методом прокалывания общего кабеля для подключения трансиверов.

Но, увы, есть у него и ряд недостатков. Это и сложность прокладки такого жесткого кабеля, и его стоимость, и необходимость заранее предусмотреть подводку кабеля ко всем возможным местам установки компьютеров.

Поэтому в свое время чаще использовался "тонкий" Ethernet. Условно говоря, его исходная идея состоит в следующем - основу сети составляет не кабель, а рабочие места.

В этом случае сеть строится по стандарту 10Base-2. В качестве передающей среды используется коаксиальный кабель с диаметром центрального медного провода 0,89 мм и внешним диаметром около 5 мм. Максимальная длина сегмента без повторителей составляет 185 м. Сегмент должен иметь на концах согласующие терминаторы 50 Ом.

Станция подключаются к кабелю с помощью T-коннектора, который представляет собой тройник, один отвод которого соединяется с сетевым адаптером, а два других - с двумя концами разрыва кабеля. Максимальное количество станций, подключаемых к одному сегменту, 30. Минимальное расстояние между станциями - 1 м.

Топология сегмента сети стандарта 10Base-2 показана на рисунке 2.

Построение такой сети гораздо проще, чем в предыдущем случае, поскольку требуется, по сути дела, простое подключение компьютеров друг к другу, от точки к точке.

На этом же примере хорошо видна разница между физически общим кабелем и логическим его представлением. Т.е., физически сеть составлена из отдельных отрезков кабеля, но логически все они вместе образуют все ту же общую шину.

Реализация этого стандарта на практике приводит к наиболее простому решению еще и потому, что для соединения компьютеров, кроме кабеля, требуются только сетевые адаптеры и Т-коннекторы.

Однако этот вид кабельных соединений наиболее сильно подвержен авариям и сбоям: кабель восприимчив к повреждениям и помехам, в канале имеется большое количество механических соединений (каждый T-коннектор дает три механических соединения, два из которых имеют жизненно важное значение для всей сети), пользователи имеют доступ к разъемам и могут нарушить целостность канала. Кроме того, в практике довольно часто бывают случаи, когда при разных контурах заземления возможно выгорание адаптеров.

Наконец, эстетика и эргономичность этого решения оставляют желать лучшего, так как от каждой станции через T-коннектор отходят два довольно заметных провода, которые под столом часто образуют моток кабеля - запас, необходимый на случай даже небольшого перемещения рабочего места.

Другой тип топологии сети - "звезда" - включает в себя, помимо кабеля и сетевых аксессуаров в виде различных коннекторов, так называемое активное сетевое оборудование, через которое и осуществляется соединение компьютеров между собой. Минимальный вариант - это концентратор (Hub). В качестве коммуникационной среды здесь обычно используется уже не коаксиальный кабель, а витая пара.

На рис. 3 приведен пример построения такой сети.

Количество подключаемых компьютеров определяется количеством портов Hub'а (от 2-х до 24-х). С обзором белорусского рынка концентраторов можно познакомиться в одном из предыдущих материалов Юрия Дроздова (См. "КВ" № 9)

Максимальное расстояние отрезка витой пары между двумя непосредственно связанными узлами (компьютерами и концентратором) - не более 100 м. При этом следует использовать витую пару качества не ниже категории 3.

Сети, построенные по такой архитектуре, обладают, по сравнению с коаксиальными вариантами Ethernet'а, многими преимуществами. Эти преимущества связаны, прежде всего, с разделением общего физического кабеля на отдельные отрезки, подключенные к центральному коммуникационному устройству (концентратору). И хотя логически эти отрезки по-прежнему образуют одну общую шину, их физическое разделение позволяет контролировать их состояние и отключать отдельные участки сети в случае различных сбоев - физического повреждения кабеля, короткого замыкания или неисправности сетевого адаптера.

Это обстоятельство существенно облегчает эксплуатацию подобных сетей и является главной отличительной особенностью топологии "звезда" от последовательного соединения. Теперь повреждения общего канала не являются критичными как раньше, где любой разрыв приводил к выходу из строя всей системы. Кроме того, активное оборудование, в том числе и концентратор, автоматически выполняет ряд функций, облегчающих работу администратора сети, например, сигнализирует о вышедшем из строя участке сети и т.д.

Еще один важный момент - скорость передачи данных. Витая пара в совокупности с соответствующим оборудованием позволяет повысить производительность сети от 10bps до 100Mbps.

В целом, опять же условно, исходную идею построения сети по схеме "звезда", можно, наверное, обозначить так: главное в сети - не кабель и не рабочие места, а места стыковки рабочих мест между собой, узлы соединения, где устанавливается специальное активное оборудование.

Сравнивать тот или иной вариант лучше всего, ориентируясь на некоторые уже выявленные на практике параметры оценки. По отношению к сети в качестве таковых являются следующие характеристики: надежность, производительность, масштабируемость и, конечно, стоимость.

По отношению к "толстому" Ethernet'у стоит сказать, что, несмотря на его высокую надежность, он сегодня используется весьма редко и практически уже уступил место другим вариантам построения сети. Это связано и с материальными затратами, которые порой могут превышать стоимость сети, построенной на оптике, и со сложностью монтажных работ.

Сравнивая же "тонкий" Ethernet и "звездную" архитектуру сети, можно отметить, что единственным недостатком последней является необходимость дополнительных затрат на приобретение активного сетевого оборудования. Но эти затраты существенным образом компенсируются такими важными преимуществами, как надежность, производительность и масштабируемость. В частности, при превышении определенного количества пользователей в сети "тонкий" Ethernet явно проигрывает топологии "звезда" и по производительности, и по надежности, тогда как последняя за счет того же активного оборудования в стыковочных узлах позволяет осуществлять масштабирование сети в разнообразных вариантах без ущерба качеству ее работы.

Таким образом, в последнее время "звездная" архитектура сети все более уверенно лидирует на рынке. Можно сказать, что "тонкий" Ethernet используется сегодня главным образом в тех случаях, когда на первом месте стоит вопрос цены либо какие-то специфические условия. Если же для сети главное - качество ее работы, то топология по схеме "звезда" - наиболее оптимальный вариант.

Максим СВАНОВ,
ПКП "Веспол",
max_vespol@mail.ru

P.S. Автор выражает благодарность сотрудникам ЗАО "АлтоЛан" за технические консультации при подготовке данного материала.