2.3. Базовые сетевые топологии

При создании сети, в которой используются только сетевые адаптеры без таких средств, как маршрутизаторы, концентраторы и т.п., может быть реализована одна из трех сетевых топологий: звездообразная, шинная или кольцевая. Звездообразная сеть (рис 1) характеризуется наличием центрального узла коммутации — сетевого сервера, к которому (или через который) посылаются все сообщения. В этом случае на сетевой сервер, кроме основных функции, могут быть возложены дополнительные функции по согласованию скоростей работы станций и преобразованию протоколов обмена. Это позволяет в рамках одной сети объединять разнотипные рабочие станции.

В настоящее время распространен несколько другой вид звездообразной конфигурации сети. В нем вместо сетевого сервера используется специализированное устройство, которое может быть как простым повторителем (усилителем) сигналов, так и сочетать в себе достаточно сложные функции маршрутизатора. Такая технология используется в сети Ethernet при соединении устройств через витую пару.

Рис 1. Звездообразная топология

Наряду с определенными преимуществами, подобные локальные сети имеют и ряд недостатков. В частности, при подключении большого числа рабочих станций поддержание высокой скорости коммутации требует значительных аппаратных затрат. Кроме того, значительная функциональная нагрузка центрального узла определяет его сложность, что, естественно, сказывается на надежности. Однако практика показывает, что надежность таких устройств сегодня вполне достаточная.

В сетях с шинной топологией (рис. 2) рабочие станции с помощью сетевых адаптеров подключаются к общей магистрали (шине). Аналогичным образом к общей магистрали подключаются и другие сетевые устройства. В процессе работы сети информация от передающей рабочей станции поступает на адаптеры всех рабочих станций, однако воспринимается только адаптером той рабочей станцией, которой она адресована.

Подобная линейная топология характеризуется простотой организации и возможностью подключения новых рабочих станций без использования дополнительного оборудования. Однако наличие общей передающей среды не позволяет абонентским системам одновременно передавать информацию, а разрыв шины приводит к разделению сети на независимые части, а иногда и к общей ее неработоспособности.

Рис 2. Шинная топология сети

Кольцевая сеть (рис. 3) характеризуется наличием замкнутого однонаправленного канала передачи данных в виде кольца или петли. В этом случае информация передается последовательно между адаптерами рабочих станций до тех пор, пока не будет принята получателем и затем удалена из сети. Обычно за удаление информации из сети отвечает ее отправитель. Управление работой кольцевой сети может осуществляться централизовано с помощью специальной мониторной станции, либо децентрализовано за счет распределения функций управления между всеми рабочими станциями. Недостатком кольцевой топологии является то, что отказ одного звена кольца может вывести из строя всю локальную сеть. С целью повышения надежности кольцевых структур используют специальные безразрывные коммутаторы, позволяющие автоматически отключать неработающие компьютеры или отдельные сегменты сети.

Рис 3. Кольцевая топология сети.

Существует также множество иных конфигураций сетей. Однако ввиду их малой распространенности, здесь я не буду рассматривать их. 2.4. Состав блока доступa к моноканалу

Рис. 4. Структурная схема блока доступa к моноканалу.

Блок управления доступом к моноканалу (рис. 4) включает в себя следующие блоки:

- ПП - приёмопередатчик;

- ДК-декодер кадров;

- БФК - блок формирования кадра;

- БУ - блок управления;

- БП-блок памяти;

- Вх. Буф. - входной буфер;

- Вых. Буф. - выходной буфер.

Рассмотрим назначение этих блоков.

ПП принимает по моноканалу кадры, транслирует в моноканал принятый кадр или передаёт в моноканал кадр, сформированный БФК. определяет заголовок и концевик кадра.

ДК считывает служебную информацию принятого кадра.

БФК формирует под действием сигналов с БУ маркер или кадр данных.

БУ генерирует сигналы управления в зависимости от типа принятого кадра, принимает сигналы от входного буфера и декодера кадров.

В БП заносится и хранятся адреса станции-отправителя и станции-получателя.

Входной буфер принимает данные от блока сопряжения с ЭВМ.

Выходной буфер принимает данные от приёмопередатчика при совпадении адреса получателя и собственного адреса.

Функционирует блок управления доступом к моноканалу следующим образом:

Приёмопередатчик прослушивает моноканал и при обнаружении заголовка кадра загружает в регистр данные, следующие после заголовка до концевика кадра, и устанавливает единичное значение в служебной части кадра, если станция имеет пакет на передачу. В декодер кадров поступает служебная информация принятого кадра. Декодер кадров сравнивает приоритет своей станции с наивысшим приоритетом и выдает результат в блок управления сигналом С1. Блок управления анализирует сигнал С1 и выдаёт команду С5 если приоритет станции является наивысшим, С2 станция хочет принять данные. С4 сигнализирующий о наличии готовых к передаче данных во входном буфере. Сигнал С6 поступает в блок памяти при инициализации блока управления доступом, т.е. при записи в блок памяти собственного адреса, который нужен для формирования кадра. СЗ - если станция хочет принять пакет.

3. Разработка функциональной схемы

3.1. Структура кадра данных

Прежде чем разрабатывать функциональную схему блока управления доступом к моноканалу необходимо определить структуру кадра данных. Вид кадра данных представлен на рисунке 5.

Рис. 5. Структура кадра данных

ПНК - признак начала кадра, ПКК - признак конца кадра, АП - адрес передатчика, АПР - адрес приемника

3.2. Буфер данных.

Буферирование магистральных сигналов применяется для электрического согласования и выполняет две основные функции: электрическая развязка (для всех сигналов) и передача сигналов в нужном направлении (только для двунаправленных сигналов). Это первая и наиболее очевидная интерфейсная функция любого УС. Иногда с помощью буферирования реализуется также мультиплексирование сигналов. Для буферирования наиболее часто используются микросхемы мигистральных приемников, передатчиков, приемопередатчиков, называемые также нередко буферами или драйверами.