+ All Categories
Home > Documents > Cap_V retele

Cap_V retele

Date post: 16-Jan-2016
Category:
Upload: gilca-gheorghe
View: 274 times
Download: 2 times
Share this document with a friend
Description:
Cursuri retele de calculatoare
13
Cap. V : Tipuri şi topologii LAN Pentru înţelegerea funcţionării unei reţele LAN trebuiesc avute în vedere două atribute principale : metodologia de acces la resurse şi topologia. Metodologia de acces la resurse a unei reţele LAN descrie maniera în care sunt partajate resursele ataşate la reţea. Acest aspect al unei reţele este frecvent denumit şi tipul său. Cele două tipuri predominante sunt peer-to-peer şi client / server. Topologia unei reţele LAN se referă la aranjarea fizică a concentratoarelor şi la schema de cablare. Topologiile fundamentale sunt : magistrală, inel, stea şi comutată. 5.1. Dispozitive ataşate la LAN. Tipuri de servere. Dispozitivele conectate la o reţea LAN pot fi clasificate în două mari clase : - dispozitive primare = dispozitive care pot accesa direct alte dispozitive din reţea sau pot fi accesate direct de către alte dispozitive. Cele mai comune dispozitive primare sunt clienţii, serverele şi imprimantele. Un server este orice calculator ataşat la LAN care găzduieşte resurse partajate de la alte dispozitive ataşate la LAN. Un client este orice calculator care accesează resursele stocate pe servere prin intermediul reţelei. - dispozitive secundare = dispozitive care pot fi accesate doar prin intermediul unui dispozitiv primar. Cele mai comune dispozitive secundare sunt unităţile de CD-ROM, storage- urile şi imprimantele care sunt ataşate la dispozitivele primare. În figura 5.1 este ilustrată o reţea LAN cu evidenţierea resurselor primare şi resurselor secundare ataşate. PC1 Client PC2 Client PC 7 Server de aplicaţii Server de fişiere Imprimantă de reţea Imprimantă locală Storage CD-ROM Resurse locale Resurse primare Coloana principală L A N Fig. 5.1. Resurse LAN primare şi secundare Serverul este un dispozitiv (calculator) din reţea destinat satisfacerii diverselor servicii necesare într-o reţea LAN. În funcţie de serviciile pe care le oferă serverele, acestea pot fi : servere de fişiere, servere de tipărire şi servere de aplicaţii. 5.1.1. Servere de fişiere : sunt dispozitive centralizate de stocare a fişierelor necesare unui grup de utilizatori. Plasarea acestor fişiere într-o singură locaţie specializată, în loc să fie dispersate pe numeroase şi diverse calculatoare de nivel client, conferă următoarele avantaje : - locaţie centralizată : utilizatorii nu sunt nevoiţi să caute un fişier prin mai multe locaţii posibile de stocare şi sunt scutiţi de dificultatea menţinerii a mai multor conexiuni simultane cu mai multe calculatoare ; - reducerea costurilor : pentru ca toate datele să fie disponibile în orice moment este nevoie ca toate calculatoarele să funcţioneze neîntrerupt, ceea ce creşte costurile de întreţinere a 38
Transcript
Page 1: Cap_V retele

Cap. V : Tipuri şi topologii LAN

Pentru înţelegerea funcţionării unei reţele LAN trebuiesc avute în vedere două atribute principale : metodologia de acces la resurse şi topologia. Metodologia de acces la resurse a unei reţele LAN descrie maniera în care sunt partajate resursele ataşate la reţea. Acest aspect al unei reţele este frecvent denumit şi tipul său. Cele două tipuri predominante sunt peer-to-peer şi client / server. Topologia unei reţele LAN se referă la aranjarea fizică a concentratoarelor şi la schema de cablare. Topologiile fundamentale sunt : magistrală, inel, stea şi comutată.

5.1. Dispozitive ataşate la LAN. Tipuri de servere. Dispozitivele conectate la o reţea LAN pot fi clasificate în două mari clase : - dispozitive primare = dispozitive care pot accesa direct alte dispozitive din reţea sau pot

fi accesate direct de către alte dispozitive. Cele mai comune dispozitive primare sunt clienţii, serverele şi imprimantele. Un server este orice calculator ataşat la LAN care găzduieşte resurse partajate de la alte dispozitive ataşate la LAN. Un client este orice calculator care accesează resursele stocate pe servere prin intermediul reţelei.

- dispozitive secundare = dispozitive care pot fi accesate doar prin intermediul unui dispozitiv primar. Cele mai comune dispozitive secundare sunt unităţile de CD-ROM, storage-urile şi imprimantele care sunt ataşate la dispozitivele primare.

În figura 5.1 este ilustrată o reţea LAN cu evidenţierea resurselor primare şi resurselor secundare ataşate.

PC1 Client

PC2 Client

PC 7

Server deaplicaţii

Server defişiere

Imprimantă de reţea

Imprimantă locală

Storage

CD-ROM

Resurse locale Resurse primare

Coloana principală

L A N

Fig. 5.1. Resurse LAN primare şi secundare Serverul este un dispozitiv (calculator) din reţea destinat satisfacerii diverselor servicii

necesare într-o reţea LAN. În funcţie de serviciile pe care le oferă serverele, acestea pot fi : servere de fişiere, servere de tipărire şi servere de aplicaţii.

5.1.1. Servere de fişiere : sunt dispozitive centralizate de stocare a fişierelor necesare

unui grup de utilizatori. Plasarea acestor fişiere într-o singură locaţie specializată, în loc să fie dispersate pe numeroase şi diverse calculatoare de nivel client, conferă următoarele avantaje :

- locaţie centralizată : utilizatorii nu sunt nevoiţi să caute un fişier prin mai multe locaţii posibile de stocare şi sunt scutiţi de dificultatea menţinerii a mai multor conexiuni simultane cu mai multe calculatoare ;

- reducerea costurilor : pentru ca toate datele să fie disponibile în orice moment este nevoie ca toate calculatoarele să funcţioneze neîntrerupt, ceea ce creşte costurile de întreţinere a

38

Page 2: Cap_V retele

reţelei. Aşa, utilizând un server de fişiere, este nevoie ca doar acesta să funcţioneze neîntrerupt, trebuind să fie echipat corespunzător ;

- arhivarea unitară a datelor : datele fiind stocate de către un singur dispozitiv nu mai este necesară schimbarea formatului datelor de la un dispozitiv la altul, aplicaţia care gestionează aceste fişiere fiind unică. De asemenea, se pot face periodic copii de siguranţă (backup-uri) a tuturor datelor ;

- viteza de acces la orice informaţie : este mai mare decât pentru o reţea peer-to-peer deoarece există o singură conexiune, iar serverul de fişiere este un dispozitiv specializat pentru o astfel de activitate.

5.1.2. Servere de tipărire : sunt dispozitive care administrează accesul clienţilor dintr-o

reţea la una sau mai multe imprimante conectate la aceasta. Ele pot fi calculatoare specializate, dispozitive dedicate (dotate cu un port Ethernet şi unul sau mai multe porturi paralele) sau chiar staţii de lucru pe care sunt instalate aplicaţii care permit partajarea imprimantei ataşate.

Soluţia alternativă la utilizarea unui server de tipărire este ataşarea imprimantei direct la LAN. Numeroase imprimante pot fi echipate cu o placă de reţea (NIC) care le permite să fie conectate direct la LAN şi să devină astfel servere de coadă de tipărire.

Rolul unui server de tipărire este să accepte cererile de tipărire ale tuturor dispozitivelor interconectate, să le plaseze într-o coadă de aşteptare şi să le trimită imprimantei corespunzătoare. Cererile sunt procesate, de obicei, în ordinea în care au fost primite, deşi unele sisteme de operare în reţea permit stabilirea unor priorităţi pentru task-urile de tipărire.

5.1.3. Servere de aplicaţii : reprezintă dispozitive care găzduiesc software de aplicaţii

executabil. Pentru a rula acest software, un client trebuie să stabilească prin reţea o conexiune cu serverul şi apoi să ruleze aplicaţia pe serverul respectiv.

Deşi, la prima vedere, funcţionează asemănător cu serverele de fişiere, totuşi fişierele serverelor de aplicaţii reprezintă de fapt software-ul de aplicaţii. Diferenţa nu constă în locul unde este stocat fişierul, ci în locul unde este executată aplicaţia.

Serverele de aplicaţii îi permit unei organizaţii să reducă costul global al software-ului de aplicaţii. Costul de achiziţionare şi menţinere a unei singure copii multiutilizator a unei aplicaţii sunt, de obicei, mai mici decât cele de achiziţionare şi menţinere a unor copii separate pentru fiecare staţie de lucru.

Observaţie : - deşi, de obicei, este de dorit separarea software-ului de aplicaţie de fişierele sale de date prin utilizarea de servere diferite, există o excepţie importantă de la această regulă : datorită faptului că unele aplicaţii construiesc şi menţin mari baze de date relaţionale, aceste aplicaţii şi bazele lor de date ar trebui să se găsească împreună pe serverul de aplicaţii.

5.2. Tipuri de reţele LAN Tipul reţelei descrie maniera în care pot fi accesate resursele ataşate. Resursele pot fi

clienţii, serverele sau orice dispozitive, fişiere şi aşa mai departe, care se află pe un client sau pe un server. Aceste resurse pot fi accesate în două moduri : prin reţele peer-to-peer sau prin reţele bazate pe server.

5.2.1. Reţele peer-to-peer : o reţea peer-to-peer (de la egal la egal) oferă suport pentru

accesul nestructurat la resursele ataşate la reţea. Fiecare dispozitiv dintr-o astfel de reţea poate fi simultan client şi server şi toate

dispozitivele din reţea pot accesa direct date, software şi alte resurse ale reţelei. Cu alte cuvinte, fiecare calculator din reţea este egal (peer) cu orice alt calculator din reţea ; nu există nici o ierarhie. În figura 5.2. este ilustrată o reţea peer-to-peer.

39

Page 3: Cap_V retele

PC1 peer

L A N

PC2peer

PC3peer

PC4 peer

Fig. 5.2. Reţea peer-to-peer Avantaje : - reţelele peer-to-peer se implementează şi operează relativ uşor, ele nefiind

altceva decât o serie de calculatoare client cu un sistem de operare în reţea care permite partajarea resurselor de la egal la egal ;

- reţelele peer-to-peer sunt, de asemenea, necostisitoare din punct de vedere al modului de implementare şi operare. Ele nu au servere dedicate scumpe şi sofisticate care necesită o grijă administrativă specială ;

- reţelele peer-to-peer pot lucra cu sisteme de operare familiare ca Windows 95/98, Windows NT/2000, Windows XP sau Windows for Workgroups ;

- lipsa dependenţei ierarhice face ca reţelele peer-to-peer să fie mult mai tolerante la defecte decât cele bazate pe server. Inoperabilitatea unui calculator se resimte doar prin indisponibilitatea resurselor ataşate la acesta.

Limitări : - securitatea slabă a reţelei, care depinde de măsurile de securitate ale fiecărui calculator în parte. De fapt, securitatea într-o reţea peer-to-peer este la nivelul securităţii celui mai slab membru peer al său ;

- multitudinea de parole pe care utilizatorii trebuie să le folosească, de obicei, câte una pentru fiecare calculator pe care trebuie să îl acceseze ;

- lipsa unui depozit central pentru resursele partajate impune fiecărui utilizator sarcina de a găsi informaţiile. Depăşirea acestei limitări se poate face prin aplicaţii adecvate, dar care trebuiesc instalate pe fiecare staţie în parte ;

- salvări de siguranţă necoordonate şi foarte disparate ale datelor şi software-ului ; - datorită faptului că o staţie de lucru obişnuită este dedicată, de regulă, utilizării ca şi

client monoutilizator, iar în reţelele peer-to-peer fiecare calculator este multiutilizator, în momentul conectării a mai multor utilizatori aflaţi la distanţă la o anumită staţie, scad vizibil performanţele acesteia din punct de vedere al utilizatorului principal ;

- metodologia peer-to-peer este nonscalabilă, adică cu cât sunt interconectaţi mai mulţi membrii peer, cu atât reţeaua devine mai lentă.

Utilizări : - reţelele peer-to-peer sunt ideale pentru organizaţiile mici, cu buget limitat şi necesităţi reduse de partajare a informaţiilor. Mai sunt utilizate de grupuri din organizaţiile mari pentru partajarea mai strânsă a informaţiilor în cadrul acelor grupuri.

5.2.2. Reţele bazate pe server : introduc o ierarhie proiectată pentru a îmbunătăţii

administrarea unei diversităţi de funcţii acceptate de reţea, pe măsură ce creşte dimensiunea reţelei. Reţelele bazate pe server sunt numite adesea reţele client / server.

Într-o reţea bazată pe server, resursele accesate frecvent sunt grupate într-un domeniu separat de calculatoare, cunoscute ca severe.

Serverele nu au, de obicei, un utilizator principal, ele fiind calculatoare multiutilizator care reglează partajarea resurselor lor către baza de clienţi. În acest tip de reţea, clienţii sunt scutiţi de sarcina funcţionării ca servere pentru alţi clienţi (aşa cum se întâmplă în reţelele peer-to-peer). În figura 5.3 este ilustrată o reţea client / server.

40

Page 4: Cap_V retele

PC1 client

L A N

PC2 client PC3

client

Server

PC4 client

Fig. 5.3. Reţea client / server Avantaje : - reţelele client / server au o securitate mult mai bună decât cele peer-to-peer

din mai multe considerente : reţeaua este administrată centralizat şi deci nivelul securităţii acesteia nu mai este dat de nivelul securităţii celui mai slab membru al ei ; toate conturile de utilizator (ID-urile) şi parolele sunt administrate şi verificate centralizat înainte ca unui utilizator să i se acorde accesul la resursele solicitate, ceea ce simplifică sarcina utilizatorilor, prin diminuarea nevoii de mai multe parole ;

- datorită centralizării resurselor, sarcinile administrative, precum salvările de siguranţă, pot fi realizate coerent şi sigur ;

- reţelele bazate pe server oferă o performanţă îmbunătăţită pentru calculatoarele din reţea, în mai multe moduri : fiecare client este scutit de sarcina de procesare a cererilor primite de la alţi clienţi pentru resursele sale, aceasta fiind lăsată în seama unui server a cărei configuraţie este optimizată pentru acest serviciu ; cererile clienţilor sunt rezolvate mai eficient datorită arhitecturii serverelor (putere de procesare mai mare, memorie mai multă, unităţi de hard-disc cu capacităţi mai şi mai rapide etc.) ; utilizatorii sunt scutiţi de eforturile de a ”învăţa” ce resurse sunt stocate în reţea şi unde, acestea fiind reduse la numărul de servere ;

- reţelele bazate pe server au o scalabilitate ridicată datorită administrării şi securizării centralizate, drept urmare, performanţa unei reţele globale nu mai este compromisă de creşterile în dimensiune.

Limitări : - costurile pentru hardware şi software sunt semnificativ mărite datorită necesităţii existenţei unui calculator separat (serverul) conectat la reţea, care să servească toţi clienţii ;

- costurile de operare sunt mai ridicate, fapt datorat necesităţii ca administrarea reţelei şi a serverelor să fie făcută de către personal specializat ;

- un anumit grad de risc în ceea ce priveşte pierderea unui server care poate afecta direct şi semnificativ aproape toţi utilizatorii reţelei. Pentru reducerea acestor riscuri se utilizează diverse metode : surse neîntreruptibile (UPS), servere redundante, etc.

Utilizări : - reţelele bazate pe server sunt extrem de utile în organizaţiile mari sau acolo unde este necesară o securitate mai strictă şi o administrare mai coerentă a resurselor ataşate la reţea. De asemenea, sunt utile acolo unde costul global a reţelei nu este criteriul primordial de alegere.

5.2.3. Reţele hibride : diferenţele dintre lucrul în reţele peer-to-peer şi în cele bazate pe

server nu sunt chiar atât de clare pe cât ar putea sugera secţiunile anterioare. În realitate, diferenţele au devenit mai puţin vizibile datorită apariţiei diverselor sisteme de operare ca Windows for Workgroups, Windows 95/98, Windows NT/2000 şi Windows XP de la Microsoft. În prezent se foloseşte, într-o reţea, o combinaţie între accesul la resurse bazat pe server şi accesul peer-to-peer.

Un exemplu este o reţea cu o arhitectură bazată pe server care centralizează resursele necesare universal, iar în contextul acestei reţele, grupurile de lucru locale pot, opţional, să asigure accesul între ele pe principiul de la egal la egal (peer-to-peer).

41

Page 5: Cap_V retele

5.3. Topologii LAN

Topologiile LAN pot fi descrise utilizând fie o perspectivă fizică, fie una logică. Topologia fizică descrie aranjarea geometrică a componentelor care formează reţeaua LAN, însă nu este o hartă a reţelei, ci o construcţie teoretică ce ilustrează grafic forma şi structura acesteia. Topologia logică descrie conexiunile posibile între perechi de puncte de capăt care pot comunica. Aceasta poate folosi pentru a specifica echipamentele terminale care pot comunica între ele şi dacă între respectivele perechi capabile să comunice există o conexiune fizică directă.

5.3.1. Topologia magistrală : o topologie magistrală este caracterizată prin faptul că

toate nodurile din reţea sunt interconectate de la egal la egal utilizând un singur cablu care poate oferi suport pentru un singur canal. Acest cablu se numeşte magistrală (bus). Unele tehnologii bazate pe magistrală utilizează mai mult de un cablu şi, în consecinţă, pot oferi suport pentru mai multe canale de transmisie. Un exemplu de topologie magistrală este ilustrat în figura 5.4.

Imprimantă

PC

Magistrală (bus)

ServerPC PCTerminator

de reţea Terminator

de reţea

Fig. 5.4. Topologia magistrală tipică

Ambele capete ale magistralei trebuie să fie închise printr-un element numit şi terminator

de reţea (de regulă o sarcină rezistivă de 50 Ω). Aceste terminatoare servesc la prevenirea autoobstrucţionării semnalelor, precum şi la închiderea circuitului.

Topologia magistrală tipică prezintă un singur cablu, fără circuite electronice externe de suport, care interconectează toate nodurile din reţea în maniera peer-to-peer. Toate dispozitivele conectate ascultă transmisiunile din magistrală şi acceptă acele pachete care le sunt adresate. Lipsa echipamentelor electronice externe, precum repetoarele, face ca reţeaua LAN de tip magistrală şi fie simplă şi necostisitoare, dar dezavantajul major este că sunt impuse limitări severe asupra distanţelor, funcţionabilităţii şi scalabilităţii. Această topologie nu este practicată decât pentru reţelele LAN foarte mici şi foarte ieftine.

5.3.2. Topologia inel : topologia inel (ring) a început ca simplă topologie peer-to-peer, în

care fiecare staţie de lucru din reţea avea două conexiuni : câte una cu fiecare dintre vecinii cei mai apropiaţi. Interconectarea trebuia să formeze un cerc sau un inel prin care datele erau transmise unidirecţional. Fiecare staţie de lucru avea rolul de repetor, acceptând şi răspunzând pachetelor care îi erau adresate şi trimiţând celelalte pachete staţiei următoare din inel. O astfel de topologie inel peer-to-peer este ilustrată în figura 5.5.

PC1

PC2 PC5

PC4PC3

Fig. 5.5. Topologia inel peer-to-peer Avantajul acestei topologii constă în faptul că timpul de răspuns este destul de previzibil

şi nu sunt coliziuni, iar dezavantajele majore constau în faptul că, cu cât creşte numărul dispozitivelor din inel, cu atât cresc şi întârzierile din reţea, şi mai ales în faptul că, dacă o staţie

42

Page 6: Cap_V retele

de lucru “cade” poate ”cădea” şi reţeaua. Acest din urmă dezavantaj a fost eliminat o dată cu apariţia sistemului Token Ring (standardizat prin specificaţia IEEE 8025).

Token Ring a renunţat la interconectarea peer-to-peer în favoarea unui concentrator repetor, ceea ce a eliminat vulnerabilitatea reţelelor în inel la căderea staţiilor. În ciuda numelui, reţele Token Ring sunt implementate cu o topologie în stea şi o metodă circulară de acces, după cum este ilustrat în figura 5.6.

Concentrator Token Ring

PC1 Imprimantă ServerPC2 PC3

Fig. 5.6. Topologia inel în formă de stea Reţelele LAN pot fi implementate într-o topologie stea, păstrând totuşi o metodă

circulară de acces. În figura 5.6 este redat un inel virtual format prin metoda de acces circulară, unde liniile continue reprezintă conexiunile fizice, iar linia întreruptă reprezintă fluxul logic de acces la mediu controlat.

Din punct de vedere funcţional, jetonul de acces trece, într-o secvenţă circulară, pe la toate punctele de capăt din reţea, chiar dacă acestea sunt conectate la un concentrator comun. De fapt, acest concentrator Token Ring, denumit riguros MSAU – Multistation Access Unit (unitate de acces multistaţie), asigură intern, la nivel electronic, un inel fizic.

5.3.3. Topologia stea : în reţelele LAN cu topologie stea, conexiunile la dispozitivele din

reţea “radiază” dintr-un punct comun (concentratorul), aşa după cum se observă şi din figura 5.7. Spre deosebire de topologiile inel (fizice sau virtuale), în cazul topologiei stea, fiecare dispozitiv din reţea poate accesa independent mediul. Aceste dispozitive trebuie să partajeze banda de frecvenţă disponibilă a concentratorului. Un exemplu tipic de LAN cu topologie stea este 10 BaseT Ethernet.

Concentrator

PC1 Imprimantă ServerPC2 PC3

Fig. 5.7. Topologia stea O reţea LAN de mică dimensiune, cu topologie stea, este caracterizată de conexiunile

care radiază dintr-un punct comun. Fiecare dispozitiv conectat poate iniţia accesul la mediu independent de celelalte dispozitive conectate.

Topologiile stea au devenit predominante în reţelele LAN contemporane. Ele sunt flexibile, scalabile şi relativ necostisitoare, în comparaţie cu reţelele LAN mai sofisticate, cu metode de acces controlate strict. Topologiile stea au făcut ca topologiile magistrală şi inel să fie depăşite în reţelele locale actuale şi au constituit fundamentul pentru ultima topologie LAN : topologia comutată.

43

Page 7: Cap_V retele

5.3.4. Topologia comutată : un comutator (switch) este un dispozitiv multiport de nivel Legătură de date (nivelul 2 al modelului de referinţă OSI) care “învaţă” adresele MAC (Media Access Control – controlul accesului la mediu) şi le stochează într-o tabelă de căutare internă. Între expeditorul şi destinatarul unui cadru, comutatorul creează o cale comutată temporară, iar cadrul este trimis de-a lungul acestei căi temporare. În figura 5.8 este ilustrată o reţea LAN tipică cu topologie comutată.

PC1 Imprimantă ServerPC2 PC3

Comutator (switch) Up Link

Fig. 5.8. Topologia comutată Topologia comutată este caracterizată prin mai multe conexiuni la un concentrator de

comutare (switching hub sau, mai scurt, switch). Astfel, fiecare port şi dispozitivul la care este conectat are propria bandă de frecvenţă comutată. Deşi, iniţial, comutatoarele dirijau cadrele pe baza adreselor MAC, progresele tehnologice au schimbat rapid acest fapt, astăzi fiind disponibile comutatoare (numite şi “comutatoare de nivel 3”) care pot procesa celule, cadre şi chiar pachete care utilizează o adresă de nivel 3, ca de exemplu IP sau IPX.

Comutatoarele pot îmbunătăţii performanţele reţelei LAN în două moduri importante : - este mărită banda totală de frecvenţă disponibilă în întreaga reţea. De exemplu, un

comutator Ethernet cu 8 porturi conţine opt domenii de coliziune separate, de 10 Mbps fiecare, deci există (teoretic) o lărgime totală de bandă de 80 Mbps ;

- este redus la maxim numărul de dispozitive forţate să partajeze un segment de bandă de frecvenţă, la două dispozitive : dispozitivul conectat la reţea şi portul concentratorului de comutare la care este conectat acesta. Chiar şi în reţelele care nu utilizează metoda concurenţială de acces la mediu (ca Token Ring şi FDDI), jetoanele circulă între un număr mult mai mic de dispozitive, ceea ce creşte viteza de transfer.

Observaţie : - comutatoarele acţionează doar asupra segmentării reţelei, nu şi asupra difuzărilor, acestea rămânând neafectate, ceea ce creşte performanţa reţelei.

5.4. Topologii LAN complexe Topologiile complexe sunt extensii şi / sau combinaţii ale topologiilor elementare.

Topologiile elementare, în sine, sunt potrivite doar reţelelor LAN foarte mici, iar scalabilitatea lor este extrem de limitată. Topologiile complexe sunt formate plecând de la aceste blocuri de construcţie în vederea obţinerii unei topologii scalabile, personalizate.

5.4.1. Conectarea în cascadă : cea mai simplă dintre topologiile LAN complexe este

dezvoltată prin interconectarea în serie a tuturor concentratoarelor din reţea. Această topologie, cunoscută sub numele de conectare în cascadă (daisy-chaining) este ilustrată în figura 5.9.

Concentrator 1

PC1 ServerPC2 PC3

Imprimantă

Concentrator 2

PC4 PC5

Fig. 5.9. Conectarea în cascadă

44

Page 8: Cap_V retele

Există mai multe limite ale conectării în cascadă, limite care au fost specificate şi de către standardul IEEE 802.3 Ethernet. Astfel, numărul de concentratoare care pot fi legate împreună într-o secvenţă nu este nelimitat. Limitarea distanţei, impusă de nivelul Fizic, înmulţită cu numărul de dispozitive dictează dimensiunea maximă a unei reţele LAN, numită diametrul maxim al reţelei. Extinderea dincolo de acest diametru are efecte negative asupra funcţionării normale a acelei reţele LAN. Diametrul maxim al reţelelor limitează frecvent numărul maxim de concentratoare, lucru valabil mai ales în cazul reţelelor LAN actuale de mare performanţă ca Fast Ethernet şi Gigabit Ethernet.

Reţelele cu conectare în cascadă care utilizează o metodă de acces la mediu bazată pe concurenţă pot deveni totuşi problematice cu mult înainte de depăşirea diametrului impus. Conectarea în cascadă măreşte numărul de conexiuni şi, prin urmare, numărul de dispozitive ale unei reţele LAN, dar nu măreşte banda de frecvenţă totală şi nici nu segmentează domeniile de coliziune. Conectarea în cascadă măreşte doar numărul de calculatoare care partajează banda de frecvenţă disponibilă a reţelei. Prea multe dispozitive care concurează pentru aceeaşi bandă de frecvenţă pot să creeze coliziuni şi să scoată din uz o reţea LAN. Această topologie se potriveşte cel mai bine reţelelor LAN cu un număr mic de concentratoare şi cu o suprafaţă restrânsă.

5.4.2. Ierarhii : topologiile ierarhice constau din unul sau mai multe niveluri de

concentratoare, fiecare nivel servind unei funcţii de reţea diferite. Ultimul nivel este rezervat conectării staţiilor de lucru şi a serverelor. Nivelele superioare asigură gruparea elementelor de nivel inferior. Concentratoarele în sine pot fi dispozitive identice, singura diferenţă între ele constând în nivelul în care sunt utilizate. O astfel de aranjare ierarhică se potriveşte cel mai bine reţelelor LAN de dimensiuni medii şi mari care trebuie să aibă în vedere scalabilitatea reţelei şi concentrarea traficului. Din punct de vedere topologic, putem distinge următoarele ierarhii :

I) Inele ierarhice : - reţelele în inel pot fi extinse prin interconectarea mai multor inele în

diverse maniere. O topologie de tipul inelelor ierarhice este prezentată în figura 5.10.

Fig. 5.10. Topologia inelelor ierarhice

PC 1 PC 2

TokenRing

PC 3Server 1 Server 2 Server 3

FDDI

FDDI

PC 4PC 5

Token Ring

PC 7PC 6

PC 5

Conectivitatea staţiilor de lucru şi a serverelor poate fi asigurată prin oricâte inele sunt

necesare (de dimensiuni limitate) pentru furnizarea nivelului de performanţă solicitat. Un inel de nivelul doi (fie FDDI, fie Token Ring) poate fi utilizat pentru a interconecta toate inelele de nivel utilizator şi pentru a asigura accesul global la întreaga reţea.

Reţelele LAN mici cu topologie în inel pot fi extinse prin interconectarea ierarhică a mai multor inele. Astfel, în figura 5.10 sunt utilizate două reţele Token Ring distincte (reprezentate logic prin cercuri) pentru a interconecta toate staţiile de lucru, precum şi o reţea FDDI pentru interconectarea serverelor, toate acestea fiind legate la o magistrală globală de tip FDDI.

II) Stele ierarhice : - topologiile stea pot fi, de asemenea, implementate în aranjamente

ierarhice ale mai multor reţele de tip stea, aşa după cum este ilustrat şi în figura 5.11. Stelele ierarhice pot fi implementate ca domenii de coliziune unice (dacă sunt folosite doar concentratoare) sau pot fi segmentate în mai multe domenii de coliziune prin utilizarea comutatoarelor, routerelor sau punţilor.

45

Page 9: Cap_V retele

PC 1

Concentrator nivel I

PC 2 PC 3 Server

Concentrator nivel I

PC 4 PC 5 ImprimantăPC 6

Concentrator nivel I

Concentrator nivel II

PC 7 Fig. 5.11. Topologia stelelor ierarhice

O topologie stea ierarhică utilizează un nivel pentru conectivitatea staţiilor de lucru şi a

serverelor, şi un al doilea nivel pe post de coloană principală (backbone) care interconectează concentratoarele primului nivel.

III) Combinaţii ierarhice : - performanţele globale ale unei reţele pot fi îmbunătăţite renunţând la utilizarea unei singure soluţii topologice pentru satisfacerea tuturor cerinţelor funcţionale ale reţelei LAN. Comutatoarele actuale permit combinarea mai multor tehnologii de acces la mediu. Astfel, pot fi introduse noi topologii prin adăugarea unei plăci corespunzătoare în carcasa multislot a comutatorului. Topologia ierarhică se pretează la o combinaţie de topologii, după cum este ilustrat şi în figura 5.12.

Server 1 Server 2 Server 3

Inel FDDI

Concentrator Ethernet cu legătură ATM

PC 2 PC 3 Imprimantă

Comutator ATM

Legătură ATM - FDDI

Legătură ATM - Ethernet

PC 1

Fig. 5.12. Topologia ierarhică hibridă

În acest exemplu de topologie ierarhică hibridă este utilizată o coloană principală (backbone) de tip ATM (Asynchronous Transfer Mode) pentru interconectarea concentratoarelor de nivel utilizator (inelul FDDI şi concentratorul Ethernet). Inelul FDDI interconectează grupul de servere (un grup de servere izolate într-un segment propriu), iar concentratorul Ethernet interconectează staţiile de lucru. Această abordare divizează reţeaua LAN în componente funcţionale (conectivitate-staţie, conectivitate-server şi coloană principală) şi permite utilizarea tehnologiei optime pentru fiecare funcţie în parte.

5.5. Zonele funcţionale ale unei reţele LAN Variaţia topologică poate fi un principiu important de a optimiza performanţa pentru

fiecare dintre zonele funcţionale ale unei reţele LAN. Reţelele LAN conţin 4 zone funcţionale distincte : conectivitatea staţiilor, conectivitatea serverelor, conectivitatea WAN şi coloana principală. Fiecăreia i se potriveşte cel mai bine o topologie diferită, elementară sau complexă.

5.5.1. Conectivitatea staţiilor : funcţia principală a majorităţii reţelelor LAN este

conectivitatea staţiilor, care, aşa cum sugerează şi numele, este porţiunea din LAN utilizată pentru interconectarea în reţea a staţiilor de lucru. Această zonă funcţională are cele mai puţin stringente cerinţe de performanţă dintre toate. Există însă şi excepţii de la această regulă, ca în cazul staţiilor de lucru CAD/CAM, al videoconferinţelor şi aşa mai departe. Totuşi, de obicei, este mai puţin probabil ca unele compromisuri în această parte a tehnologiei şi topologiei LAN să afecteze negativ funcţionarea reţelei.

46

Page 10: Cap_V retele

Asigurarea conectivităţii calculatoarelor care au cerinţe divergente de performanţă în reţea ar putea necesita utilizarea mai multor tehnologii LAN, aşa după cum este ilustrat şi în figura 5.13. Din fericire, mulţi dintre producătorii de concentratoare din prezent oferă suport pentru mai multe tehnologii încorporate în acelaşi sistem.

Inel FDDI

Punte de conversie

Inel FDDI

Staţie Unix 3

Staţie Unix 1

Staţie Unix 2

Concentrator Ethernet

PC 2 PC 3

Conectivitatea staţiilor

PC 1

Fig. 5.13. Reţea LAN cu conectivitatea staţiilor

Reţelele LAN asigură conectivitatea de bază a staţiilor de lucru şi a perifericelor care le populează. Diferenţele dintre cerinţele de performanţă în reţea ale staţiilor de lucru pot necesita ca soluţie o tehnologie / topologie hibridă.

5.5.2. Conectivitatea serverelor : serverele sunt mult mai robuste decât staţiile de lucru

ale utilizatorilor. Ele sunt puncte de concentrare a traficului şi trebuie să servească mai mulţi clienţi şi / sau alte servere. În cazul serverelor de volum de trafic ridicat această cumulare de servicii trebuie să fie asigurată prin proiectarea unei topologii LAN adecvate, altfel se degradează performanţa reţelei. Conectivitatea serverelor trebuie să fie mai solidă decât conectivitatea staţiilor de lucru în ceea ce priveşte lărgimea de bandă disponibilă şi robusteţea metodei de acces.

Inel FDDI

Punte de conversie

Server 3

Conectivitatea serverelor

Server 1 Server 2

Inel FDDI

Concentrator Ethernet

PC 2 PC 3 PC 1

Fig. 5.14. Reţea LAN cu conectivitatea serverelor

Topologiile LAN sunt alese şi pentru îndeplinirea cerinţelor de performanţă ale serverelor şi ale grupurilor (clusters) de servere. În figura 5.14, de exemplu, este folosită o topologie ierarhică hibridă : grupul serverelor este interconectat printr-un mic inel FDDI, iar staţiile de lucru, mai puţin robuste, sunt interconectate printr-un concentrator Ethernet.

5.5.3. Conectivitatea WAN : un aspect important al topologiei de reţea LAN este

conectarea la o reţea WAN (Wide Area Network). În numeroase cazuri, conectivitatea WAN este asigurată printr-o singură conexiune de la coloana principală la un router, aşa cum este ilustrat şi în figura 5.15.

47

Page 11: Cap_V retele

ROUTER

WAN

Punte de conversie

Concentrator Ethernet

PC 1 PC 3PC 2

Punte de conversie

Concentrator Ethernet

PC 5 PC 6 PC 4

Inel FDDI

Fig. 5.15. Reţea LAN cu conectivitate WAN

Routerul care asigură conectivitatea WAN a reţelei LAN reprezintă un nod crucial în topologia acestei reţele. De aceea, alegerea incorectă a tehnologiei în acest punct critic poate duce la deteriorarea performanţei de acces la WAN a întregii reţele. Tehnologia aleasă trebuie să fie robustă în ceea ce priveşte rata nominală de transfer şi metoda de acces, tehnologiile bazate pe concurenţă trebuind fii evitate cu orice preţ.

5.5.4. Conectivitatea coloanei principale : coloana principală (backbone) - figura 5.1 –

este porţiunea reţelei LAN utilizată pentru interconectarea tuturor resurselor locale ale reţelei LAN şi, dacă este cazul, şi a reţelei WAN. Aceasta (coloana principală) poate fi implementată într-o mare varietate de moduri, impuse atât de condiţiile hardware existente cât şi de anumite criterii de performanţă cum ar fi : scalabilitatea, viteza de trafic, flexibilitatea, robusteţea etc. Principalele moduri de implementare a coloanei principale sunt : coloană principală serie, coloană principală distribuită, coloană principală restrânsă şi coloană principală paralelă.

5.5.4.1. Coloană principală serie : - o coloană principală serie (figura 5.16) nu este altceva decât o serie de concentratoare conectate împreună în cascadă. După cum a fost descrisă în secţiunea anterioară, această topologie este inadecvată pentru reţele medii şi mari, poate cu excepţia celor mai mici.

Concentrator Ethernet

PC 1 PC 3 PC 2

Concentrator Ethernet

Concentrator Ethernet

PC 4

ROUTER

WAN

PC 5

PC 6 PC 8 PC 7

Fig. 5.16. Coloană principală serie (sau conectare în cascadă)

5.5.4.2. Coloană principală distribuită : - o coloană principală distribuită este o formă de topologie ierarhică ce poate fi construită prin instalarea unui concentrator (comutator) de coloană principală într-o locaţie centrală. Conexiunile de la acest concentrator (comutator) sunt distribuite la celelalte concentratoare (comutatoare) din reţeaua LAN, ca în figura 5.17.

48

Page 12: Cap_V retele

ROUTER

Fig. 5.17. Coloană principală distribuită

Spre deosebire de coloana principală serie, această topologie permite instalarea reţelelor LAN pe zone medii şi mari, fără compromiterea diametrului maxim al reţelei. O obţiune viabilă o reprezintă cablarea, între domenii, prin fibre optice.

5.5.4.3. Coloană principală restrânsă : - această topologie este caracterizată printr-un router central care interconectează toate segmentele LAN. Routerul creează efectiv mai multe domenii de coliziune şi difuzare, mărind astfel performanţele fiecăruia dintre segmentele LAN. Routerele operează la nivelul 3 al modelului de referinţă OSI, ele fiind incapabile de a opera la fel de rapid ca un concentrator (comutator), deci pot limita transferurile de date efective pentru o comunicaţie LAN care pleacă dintr-un segment al reţelei şi se termină în altul. După cum se observă în figura 5.18, coloanele principale restrânse introduc în reţeaua LAN un punct de eşuare singular (routerul), însă această slăbiciune nu este fatală (de fapt, multe alte topologii LAN introduc un punct de eşuare singular).

Fig. 5.18. Coloană principală restrânsă

49

Page 13: Cap_V retele

La proiectarea reţelelor LAN cu coloană principală restrânsă trebuie să se aibă în vedere minimizarea traficului ce traversează routerul, deoarece este posibil ca operaţii de reţea simple ale membrilor unui grup de lucru să trebuiască să traverseze acest router.

5.5.4.4. Coloană principală paralelă : - este o modificare a coloanei restrânse, acelaşi domeniu putând fi împărţit în mai multe segmente, ceea ce măreşte nesemnificativ costul reţelei, dar poate să îmbunătăţească performanţa fiecărui segment şi să satisfacă unele criterii de reţea suplimentare, ca securitatea, disponibilitatea şi scalabilitatea. O astfel de coloană principală este descrisă în figura 5.19.

Fig. 5.19. Coloană principală paralelă

Motivele utilizării coloanei principale paralele sunt numeroase, câteva dintre ele fiind : - dispersarea pe o suprafaţă mare în cadrul unui LAN a comunităţilor de utilizatori ; - unele grupuri şi / sau aplicaţii pot avea cerinţe stringente de securitate a reţelei ; - necesitatea unei înalte disponibilităţi a reţelei etc.

Indiferent de motiv, derularea conexiunilor paralele de la routerul coloanei principale restrânse la un anumit domeniu (de exemplu, domeniul 3 din figura 5.19), oferă pentru acesta suport pentru mai multe segmente.

50


Recommended