Topologie sieci komputerowych

Specyfikacje oraz budowa i rodzaje nośników

Media transmisyjne dzielą się na dwie grupy: media przewodowe i bezprzewodowe.

Medium przewodowym jest ciało stałe łączące nadawcę z odbiorcą. Powstaje tor transmisyjny, który zbudowany może być tak, że jest on przyjazny dla informacji a nieprzyjazny dla zakłóceń. Zaletą tego rodzaju nośników jest to, że są mało wrażliwe na zakłócenia. Wadą natomiast to, że trzeba je ułożyć.

Medium bezprzewodowe. Tu ciało stałe nie istnieje a do transferu informacji wykorzystuje się otaczające środowisko. Zaletą ich jest to, że nie trzeba układać okablowania. Wadą fakt, że posiadają strukturę bardzo wrażliwą na zakłócenia. Fala radiowa rozchodząc się może interferować z prawie wszystkimi zakłóceniami. Poza tym media przewodowe posiadają znacznie większą przepustowość niż media bezprzewodowe.

Innym podziałem dotyczącym mediów jest poniższy:

a) media przewodowe dzielą się na elektryczne i optyczne

b) media bezprzewodowe dzielą się na radiowe i satelitarne

W sieciach typu Ethernet można stosować różnorodne rodzaje mediów transmisyjnych. Ich wybór wynika z kilku czynników, które należy rozważyć przed przystąpieniem do projektowania sieci.

Czynniki te to:

• wymagania szerokości pasma aplikacji i użytkownika,

• perspektywy rozwoju sieci,

• odległości między systemami komputerów,

• środowisko geograficzne (kabel, transmisja radiowa lub satelitarna),

• wymagana tolerancja błędu - zdolność sieci do funkcjonowania pomimo poważnej awarii, najczęściej jest funkcją topologii sieci,

• środowisko - rodzaj i moc zakłóceń generowanych przez otoczenie,

• koszt związany z budową sieci.

Specyfikacją dotyczącą standardów dla medium transmisyjnych w sieciach Ethernet jest norma IEEE 802.3. Rozróżnia się tu dwa rodzaje Ethernetu ze względu na różne techniki transmisji i dostępu do nośnika - Ethernet i szybki Ethernet (ang. fast Ethernet). Standardami Ethernetu są:

10Base2 - (Thin Ethernet) używa kabla koncentrycznego cienkiego.

10Base5 - (Thick Ethernet) używa kabla koncentrycznego grubego.

10BaseT - (TP - twisted-pair cable) używa skrętki 10Mbit.

10BaseFL - (Fiber Optic Cable) korzysta ze światłowodu.

10BaseFOIRL - korzysta ze światłowodu o średnicy 8,3 mikrona i diody laserowej ILD.

Wyróżnia się dwa rodzaje kabla koncentrycznego:

10Base2 - tzw. cienki Ethernet (ang. thick Ethernet). Oznaczenie kabla RG-58, i grubość 1/4", jest międzynośnikowym interfejsem Ethernetu. Stosuje się tu 50-omowy kabel koncentryczny o maksymalnej długości 185 metrów. Sieć ta może być rozszerzona poza granicę 185 m przy pomocy wzmacniaków, mostów lub routerów. Routerów używa się do dzielenia sieci na segmenty. Tu mogą być one rozgałęziane do 30 razy, a każde rozgałęzienie może obsłużyć do 64 urządzeń.

10Base5 - tzw. gruby Ethernet (ang. Thick Ethernet). Oznaczenie kabla RG-8 i RG-11, o impedancji falowej 50 omów i grubości 1/2", praktycznie wyszedł z użycia, czasem stosowany jako rdzeń sieci

Rys. 21 Budowa kabla koncentrycznego 10Base5.

Maksymalna długość kabla nie może przekroczyć 500 metrów. Korzysta się tu z dużo grubszego kabla koncentrycznego niż w wypadku 10Base2. Skuteczność transmisji w przewodzie miedzianym jest funkcją grubości przewodnika. Oznacza to, że im przewodnik jest grubszy tym większą można osiągnąć szerokość pasma. Kabel 10Base5 może być rozgałęziany do 100 razy przy zachowaniu do 64 urządzeń dla każdego z tych rozgałęzień.

Technologia oparta na kablu koncentrycznym przechodzi powoli do historii. Obarczona jest kilkoma istotnymi wadami które powodują rezygnację z jej stosowania.

Zalety kabla koncentrycznego:	Wady kabla koncentrycznego:
ze względu na posiadaną ekranizację, jest mało wrażliwy na zakłócenia i szumy, jest tańszy niż ekranowany kabel skręcany, posiada twardą osłonę, dzięki czemu jest bardziej odporny na uszkodzenia fizyczne	ograniczenie szybkości do 10Mbit, niewygodny sposób instalacji (duże łącza, terminatory, łączki T, duża grubość i niewielka elastyczność kabla) słaba skalowalność (problemy z dołączeniem nowego komputera), niska odporność na poważne awarie (przerwanie kabla unieruchamia dużą część sieci) trudności przy lokalizowaniu usterki

Parametry techniczne kabla koncentrycznego:

Źródło transmisji	Elektryczne
Współpracujące topologie	10Mb Ethernet
Maksymalna długość segmentu	185 m
Minimalna długość kabla	0,5 m
Maksymalna liczba stacji	30 na jeden segment kabla
Maksymalna liczba segmentów	5 powtórzonych segmentów, z których tylko 3 są wypełnione
Maksymalna całkowita długość sieci	925 m

W technologii 10Base-2 kolejne odcinki kabla łączymy w topologii magistrali za pomocą końcówek BNC.

Podczas instalacji końcówki BNC wykorzystuje się specjalne narzędzie do przycięcia poszczególnych części kabla na odpowiednie długości. Następnie za pomocą szczypiec zaciskowych wykonuje się połączenie mechaniczne i elektryczne końcówki BNC.

W technologii 10Base-2 kolejne odcinki kabla łączone są w topologii magistrali za pomocą końcówek BNC.

Rys. 23 Terminator BNC z uziemieniem (z lewej) oraz łącznik T

Kable koncentryczne na końcach muszą być zakończone terminatorami (specjalne końcówki o rezystancji 50 Ohm dostosowanej do impedancji falowej kabla), z czego jeden z nich powinien być uziemiony (podłączony krótkim łańcuszkiem do obudowy komputera).

W takim połączeniu potrzebne są różne dodatkowe elementy: terminatory, łączniki T i złącza BNC.

Rys. 24 Schemat fizycznego łączenia komputerów w technologii 10Base-2

Zastosowania sieci 10Base-2

Chociaż sieć 10Base-2 jest technologią wychodzącą z użytku, nadal może się okazać przydatna w niektórych zastosowaniach. Przykładowo przy instalacji małej sieci domowej - do 5 komputerów - koszt (tanie używane karty sieciowe, brak dodatkowych urządzeń sieciowych - koncentratora) takiej instalacji jest o wiele niższy od instalacji z wykorzystaniem skrętki. Ponadto przy niewielkiej liczbie komputerów problemy z diagnozowaniem uszkodzeń fizycznych sieci nie są zbyt duże.

Przykładem zastosowania tej technologii są sieci osiedlowe. W przypadku odległości pomiędzy blokami powyżej 100 m często wykorzystuje się przewód koncentryczny. Kabel ten jest mocniejszy mechanicznie i bardziej odporny na warunki zewnętrzne, co ułatwia jego instalację na zewnątrz budynków.

Ponadto w środowiskach, w których panuje duży szum elektromagnetyczny, kabel koncentryczny jest niejednokrotnie najwłaściwszym medium transmisyjnym ze względu na wyżej opisane parametry propagacji.

10BaseT - specyfikacja ta nie określa rodzaju używanego kable lecz dotyczy specjalnej techniki sygnalizowania dla nieekranowanej skrętki dwużyłowej wykorzystującej cztery przewody i spełniającej wymogi trzeciej kategorii wydajności.

Nazwy przewodów wskazują na ich funkcje oraz biegunowość. Jedna para przewodów obsługuje dodatnie i ujemne bieguny obwodu nadawania. Druga para obsługuje dodatnie i ujemne bieguny obwodu odbioru. Wzmacniaki/koncentratory 10BaseT używają przyporządkowań wyprowadzeń, które umożliwiają tworzenie łączy z portami kart sieciowych. W normalnych warunkach urządzenie końcowe zawsze jest połączone z urządzeniem komunikacyjnym. Komplementarność interfejsów tych urządzeń pozwala łączyć je bezpośrednio za pomocą kabla, bez obaw o konflikty miedzy nadawaniem i odbiorem. Skrętka zwana też w zależności od przepustowości 10BASE-T, 100BASE-T lub 1000BASE-T to obecnie najpopularniejsze medium transmisyjne. Używana jest także w telefonii. Wyróżnia się dużą niezawodnością i niewielkimi kosztami realizacji sieci. Składa się z od 2 do nawet kilku tysięcy par skręconych przewodów, umieszczonych we wspólnej osłonie. Istnieją się 2 rodzaje tego typu kabla: ekranowany (STP, FTP) i nieekranowany (UTP). Różnią się one tym, iż ekranowany posiada folie ekranującą, a pokrycie ochronne jest lepszej jakości, więc w efekcie zapewnia mniejsze straty transmisji i większą odporność na zakłócenia. Mimo to powszechnie stosuje się skrętkę UTP. Kabel zakańczany jest specjalnym wtykiem RJ-45 do karty sieciowej. Sieci oparte o tą technologię noszą nazwę Fast Ethernetu.

Dla większości zastosowań nieekranowane okablowanie UTP jest wystarczające.

Są jednak środowiska wymuszające użycie droższego nośnika - skrętki ekranowanej - STP. Zachodzi to wszędzie tam, gdzie kable narażone są na zakłócenia elektromagnetyczne. Wtedy rozwiązaniem jest zastosowanie kabli światłowodowych.

Transmisja światłowodowa polega na przepuszczeniu przez szklane włókno wiązki światła generowanej przez diodę lub laser. Wiązka ta to zakodowana informacja binarna, rozkodowywana następnie przez fotodekoder na końcu kabla. Światłowód w przeciwieństwie do kabli miedzianych, nie wytwarza pola elektromagnetycznego, co uniemożliwia podsłuch transmisji. Główną wadą tego medium jest łatwa możliwość przerwania kabla, a jego ponowne złączenie jest bardzo kosztowne.

Wyróżnia się kable światłowodowe do połączeń wewnętrznych i zewnętrznych oraz jedno i wielomodowe. Kabel zewnętrzny z włóknami w luźnych tubach, jest odporny na oddziaływanie warunków zewnętrznych. Wypełnione żelem luźne tuby zawierają jedno lub kilka włókien i oplatają centralny dielektryczny element wzmacniający. Rdzeń kabla otoczony jest specjalnym oplotem oraz odporną na wilgoć i promienie słoneczne polietylenową koszulką zewnętrzną. Kable wewnętrzne przeznaczone są do układania wewnątrz budynku. Posiadają cieńszą warstwę ochronną i nie są tak odporne jak kable zewnętrzne. Światłowody wielomodowe przesyłają wiele modów (fal) o różnej długości co powoduje rozmycie impulsu wyjściowego i ogranicza szybkość lub odległość transmisji. Źródłem światła jest tu dioda LED (ang. Light Emmiting Diode). Światłowody jednomodowe są efektywniejsze i pozwalają transmitować dane na odległość 100 km bez wzmacniacza. Jednak ze względu na wysoki koszt interfejsów przyłączeniowych jest to bardzo drogie rozwiązanie. Żródłem światła jest tu laser.

100BaseFL - specyfikacja ta umożliwia transmisję w paśmie podstawowym z szybkością 10 Mbps dzięki zastosowaniu wielofunkcyjnego kabla światłowodowego o średnicy62,5/125 mikrona. Kabel może mieć tu maksymalną długość sięgającą 2 km. Istotną wadą tego rozwiązania jest to, że ze względu na swoją strukturę światłowód jest nośnikiem łączącym w sposób „z punktu do punktu” i nie może być rozgałęziany.

10BaseFOIRL - dodatek do specyfikacji 802.3 oznaczający transmisję w paśmie podstawowym z prędkością 10 Mbps z wykorzystaniem światłowodów pomiędzy wzmacniakami. Jest to zatem transmisja ograniczona wyłącznie do połączeń „koncentrator z koncentratorem” przy użyciu światłowodu. Nie można przyłączać do niego żadnych innych urządzeń. Specyfikacja ta wykorzystuje światłowód o średnicy 8,3 mikrona sterowany wyłącznie przez injekcyjną diodę laserową tzw. ILD i umożliwia przesyłanie danych na odległość do 5 km. Technologia mało popularna ze względu na wysoki koszt zakupu diody oraz światłowodu.

Światłowody po raz pierwszy zastosowano w roku 1982. Wtedy wykonane były ze szkła organicznego. Powodem dla którego szukano wówczas lepszego nośnika informacji było to, że komputery połączone w pętli przesyłały między sobą duże jak na owe czasy wielkości danych. Potrzebą tamtej chwili było znalezienie takiego materiału, który posłużyłby do zbudowania nośnika pozwalającego na przesyłanie dużej ilości danych na znaczne odległości. W roku 1988 firma IBM wyprodukowała nową serię maszyn, których dyski połączono właśnie światłowodem. Pozwoliło to na przesyłanie danych między komputerami oddalonymi o 37 km. W roku 1987 po raz pierwszy użyto światłowodu wykonanego ze szkła kwarcowego. Oznaczało to znalezienie medium, w którym tłumienność sygnału między wejściem a wyjściem jest najmniejsza. Dla porównania przytoczyć można następującą zależność:

szyba ze szkła okiennego o grubości 4 mm
ma taką samą przepuszczalność
jak szyba ze szkła światłowodowego tyle, że o grubości 15 m !

Do budowy światłowodów stosuje się także szkło domieszkowe po to by nastąpiło przesunięcie dyspersji. Ogólnie światłowód jest dwuwarstwowym, szklanym cylindrem, w którym warstwa wewnętrzna dysponuje współczynnikiem załamania η₁, a warstwa zewnętrzna posiada współczynnik załamania η₂. Zależność między tymi współczynnikami powinna być następująca: im cieńszy przewód tym parametry transmisji lepsze.

Poza tym zewnętrzna powierzchnia płaszcza światłowodu pokryta jest cienką warstwą specjalnego lakieru o grubości rzędu 400 µm.

Istnieją dwa typy światłowodów:

- wielomodowy skokowy

- wielomodowy gradientowy

- jednomodowy

Światłowód wielomodowy skokowy powstaje poprzez wtłoczenie do jego wnętrza wielu szklanych wiązek (modów). Współczynnik załamanie tego nośnika zmienia się skokowo na styku zetknięcia płaszcza z rdzeniem. Światłowód wielomodowy „pracuje” w ten sposób, że wiązka światła pada pod różnymi niewielkimi kątami w stosunku do jego osi. Przechodzi ona prawie równolegle do osi światłowodu. Im kąt padania wiązki w stosunku do osi jest większy, tym tłumienie jej jest też większe. Zakres w/w kątów padania, które mogą być przyjmowane nazywa się apertułą numeryczną. W światłowodzie różne mody pokonują różne drogi. Powstaje wówczas zjawisko rozmycia fali świetlnej nazywane dyspersją modalną. Dyspersja jest wynikiem różnej odległości tras pokonywanych przez jego składowe.

W światłowodzie wielomodowym gradientowym współczynnik załamania zmienia się płynnie. Każdy promień świetlny bez względu na kąt pod jaki pada jest załamywany. Dzięki temu trasy pokonywane przez kolejne mody są wyrównywane.

Określenie "szybkość transmisji danych" nie powinno być utożsamiane z prędkością przesyłania sygnału! Np. Fast Ethernet , który obsługuje prędkość 100 Mbps, w rzeczywistości przesyła sygnał z prędkością 125 Mbps. Jeśli odejmie się narzuty warstwy fizycznej, w tym technikę kodowania, otrzymujemy szybkość transmisji danych, która wynosi 10 Mbps.

Na koniec opisu nośników transmisji przedstawiam wykaz pełnej specyfikacji standardu 802.xx - tabelę norm organizacji IEEE odnoszącą się do Ethernetu.

Standard	Norma - rok ogłoszenia	Szyb kość	Topolo gia	Rodzaj medium transmisyjnego	Maks. długość segmentu w [m]
										Pół-dupleks	Pełny-dupleks
10Base5	DIX-1980, 802.3-1983	10Mb/s	Magistra la	pojedynczy 50 Ώ przewód koncentryczny (gruby Ethernet) o średnicy 10mm	500	n/a
10Base2	802.3a-1985	10Mb/s	Magistra la	pojedynczy 50Ώ przewód koncentryczny (cienki Ethernet RG58) o średnicy 5mm	185	n/a
10Broad36	802.3b-1985	10Mb/s	Magistra la	pojedynczy 75 Ώ przewód szerokopasmowy	1800	n/a
FOIRL	802.3d-1987	10Mb/s	Gwiazda	dwa włókna optyczne	1000	>1000
1Base5	802.3e-1987	1Mb/s	Gwiazda	dwie skręcone pary przewodów telefonicznych	250	n/a
10Base-T	802.3i-1990	10Mb/s	Gwiazda	dwie pary kategorii Cat-3 UTP	100	100
10Base-FL	802.3j-1993	10Mb/s	Gwiazda	dwa włókna optyczne	2000	>2000
10Base-FB	802.3j-1993	10Mb/s	Gwiazda	dwa włókna optyczne	2000	n/a
10Base-FP	802.3j-1993	10Mb/s	Gwiazda	dwa włókna optyczne	1000	n/a
100Base-TX	802.3u-1995	100Mb/s	Gwiazda	dwie pary kategorii Cat-5 UTP	100	100
100Base-FX	802.3u-1995	100Mb/s	Gwiazda	dwa włókna optyczne	412	2000
100Base-T4	802.3u-1995	100Mb/s	Gwiazda	cztery pary kategorii Cat-3 UTP	100	n/a
100Base-T2	802.3y-1997	100Mb/s	Gwiazda	cztery pary kategorii Cat-3 UTP	100	100
1000Base-LX	802.3z-1998	1Gb/s	Gwiazda	laser długofalowy (1300nm): - 62.5um wielomodowe włókno - 50um wielomodowe włókno - 10um jednomodowe włókno	316 316 316	550 550 5000
1000Base-SX	802.3z-1998	1Gb/s	Gwiazda	laser krótkofalowy (850nm): - 62.5um wielomodowe włókno - 50um wielomodowe włókno	275 316	275 550
1000Base-CX	802.3z-1998	1Gb/s	Gwiazda	ekranowany kabel miedziany	25	25
1000Base-T	802.3ab-1999	1Gb/s	Gwiazda	cztery pary kategorii Cat-5 UTP	100	100

Sieci bezpośrednie i topologie ortogonalne

Na etapie projektowania systemów wieloprocesorowych najważniejszą rzeczą jest zapewnienie im skalowalności. Systemy zbudowane w oparciu o szyny zbiorcze nie dają się skalować. Dzieje się tak dlatego bo mimo zwiększenia liczby procesorów sama szyna stanowi „wąskie gardło” takiego systemu. Sieć bezpośrednia jest zbiorem węzłów z których każdy jest bezpośrednio połączony z zazwyczaj mniejszym podzbiorem węzłów w sieci. Każdy z węzłów w sieci bezpośredniej to dający się zaprogramować komputer ze swoim procesorem, pamięcią podręczną i urządzeniami wspomagającymi. Węzły mogą mieć różne zdolności funkcjonalne. W sieciach tych występują urządzenia kierunkujące - routery. Do komunikacji między tymi urządzeniami stosowane są kanały zewnętrzne. Kanały wejściowe jednego węzła łączy się z kanałami wyjściowymi innych węzłów. W ten sposób powstaje sieć bezpośrednia.

Dwa węzły bezpośrednio ze sobą połączone noszą nazwę węzłów sąsiadujących lub przylegających. Przeważnie każdy węzeł ma stałą liczbę kanałów wejściowych i wyjściowych. Sieć bezpośrednią opisują trzy główne czynniki:

- topologia

- ukierunkowanie

- przełączanie

Topologia opisuje sposób wspólnych połączeń przez kanały i przedstawiana jest przy pomocy grafu. Dla tego rodzaju sieci optymalna topologią jest taka, która łączyłaby każdy wierzchołek z innym wierzchołkiem. Wtedy żadna informacja nie musiałaby przepływać przez węzeł pośredni w drodze do miejsca przeznaczenia. Topologia ta wymaga urządzeń ukierunkowujących z N połączeniami, w każdym węźle dla sieci z N ilością węzłów. Dlatego pojawiło się wiele topologii o zwiększonej wydajności.

Do topologii tego typu zalicza się sieci ortogonalne. Większość wprowadzonych sieci ma topologię ortogonalną (prostopadłą). Jest ona prostopadła wtedy i tylko wtedy gdy jej węzły można uszeregować w prostopadłej n-wymiarowej przestrzeni, przy czym każde wiązanie uszeregować można w taki sposób, że spowoduje to przemieszczenie pojedynczego wymiaru. Poniższy rysunek przedstawia główne topologie ortogonalne.

Każda z tych topologii jest ściśle prostopadła. W odniesieniu do nich zaproponowano sporo innych rozwiązań topologicznych mających za zadanie zminimalizowanie średnicy sieci dla danej ilości węzłów i ich stopnia. Do najbardziej znanych topologii sieci bezpośrednich należą topologie drzewa binarnego:

- zrównoważonego

- niezrównoważonego

Rys. 52 Drzewa binarne: niezrównoważone (z lewej) i zrównoważone.

Najpoważniejszą wadą wyżej omawianej topologii jest to, że węzeł korzeniowy i węzły z nim sąsiadujące zmniejszają przepustowość takiej sieci. Dodatkowo nie ma alternatywnych ścieżek pomiędzy jakąkolwiek parą węzłów. Przepustowość można tu zwiększyć przydzielając szerokość pasma wyższego kanału kanałom mieszczącym się bliżej węzła korzeniowego. Im mniejsza odległość do węzła korzeniowego tym większa szerokość pasma kanału. Stosowanie kanałów o różnej szerokości pasm nie jest dobrym rozwiązaniem. Szczególnie wtedy gdy informacje przekazywane są potokowo.

Sieci hybrydowe

Ten typ topologii powstał ze złączenia mechanizmów występujących w sieciach ze współdzielonym medium oraz sieciach bezpośrednich i niebezpośrednich. Sieci hybrydowe są mniej skalowalne niż sieci bezpośrednie czy niebezpośrednie. Jest tak dlatego, ponieważ połączenie typu punkt-punkt jest prostsze i szybsze niż magistrala ze współdzielonym medium. Wysokowydajne komputery równoległe przeważnie wykorzystują sieci bezpośrednie lub niebezpośrednie. Implementacja wysokowydajnych magistrali natomiast możliwa jest dzięki skorzystaniu z technologii optycznych. Ogólnie sieci hybrydowe przedstawiane mogą być przy pomocy hipergrafów. Wierzchołki takiego hipergrafu reprezentują grupę węzłów przetwarzających a gałęzie oznaczają zestaw magistral i kanałów transmisyjnych. Jeśli krawędź hipergrafu łączy dokładnie dwa węzły wówczas reprezentuje kanał punkt-punkt. W przeciwnym wypadku oznacza magistralę.

Sieci klastrowe

Sieci te posiadają hierarchiczną strukturę i zalety przynajmniej dwóch rodzajów sieci na różnych poziomach hierarchii. Oznacza to, że możliwa jest kombinacja zarówno zalet topologii typu magistrala jak i topologii typu punkt-punkt przy wykorzystaniu magistrali na niższym poziomie hierarchii przy łączeniu klastrów.

Rys. 53 Krata 2-D oparta o sieć klastrową.

Stosowane są także inne połączenia. Zamiast magistral i sieci bezpośrednich praktykuje się kombinację sieci niebezpośrednich i bezpośrednich. Wymaga to zastosowania procesora wyposażonego w nie blokowaną przełącznicę krzyżową 5 x 5 na niższym poziomie hierarchii. Przełącznica ta łączy cztery bloki funkcjonalne i jeden interfejs wejścia/wyjścia z klastrem lub hiperwęzłem. Każdy blok funkcjonalny zawiera dwa procesory, dwa banki pamięci i tyle samo interfejsów I/O. Hiperwęzły połączone są łączami toroidalnymi drugiego poziomu, utworzonymi z wielokrotnych pierścieni. Każdy pierścień łączy jeden blok funkcjonalny wszystkich hiperwęzłów. Niższy poziom hierarchii jest obszarem sterowanym przez przełącznicę krzyżową która pozwala wszystkim procesorom wewnątrz hiperwęzła na dostęp do modułów pamięci

Sieci hierarchiczne

Jednym z problemów występujących w sieciach jest zbyt mały zakres pasm transmisji. Żeby zwiększyć ten zakres można zastosować właśnie strukturę hierarchiczną. Magistrale łączone są ze sobą za pomocą mostów lub routerów dzięki czemu dane z jednej sieci mogą być przesłane do drugiej.

Rys. 54 Dwupoziomowa magistrala hierarchiczna.

Zarówno mosty ja i routery są urządzeniami mogącymi filtrować ruch. Wykonują taką operację dzięki sprawdzeniu adresu docelowego każdej z nadchodzących wiadomości. Tego rodzaju rozwiązanie spotkać można w sieciach LAN-owskich a implikacją uruchomienia filtracji jest osiągnięcie większego zakresu pasm w globalnej magistrali. Jeśli dostępne pasmo nie zostałoby zwiększone mogłoby dojść do zakleszczenia. Można go uniknąć stosując szybsze technologie. Innym obszarem zastosowania sieci hierarchicznych jest model z wieloma procesorami i pamięcią dzieloną.

Sieci typu wielomagistrala połączeniowa

Cechą charakterystyczną sieci ze współdzielonym medium jest ograniczony zakres pasma. Poza tym sieci takie obsługiwać mogą niewielką liczbę urządzeń i to na ograniczonym dystansie.

Nie nadają się one do obsługi dużych systemów ponieważ nie posiadają dostatecznie dużych możliwości rozbudowy. Żeby wyeliminować te ograniczenia, zaproponowano kilka rozwiązań. Pierwszym z nich jest zwiększenie zakresu pasm dzięki zastosowaniu wielomagistrali połączeniowej co obrazuje poniższy rysunek.

Rys. 55 Sieć wielomagistralowa.

Wielomagistrale nie są jednak popularne z powodu możliwości wystąpienia nadmiernego „okablowania” i znacznych kosztów interfejsów. Dlatego w pewnym zakresie wykorzystuje się je przy projektowaniu wieloprocesorów. Użycie większej niż cztery ilości wielomagistral możliwe jest poprzez zastosowanie multipleksacji z podziałem długości fal w światłowodach.

Topologie hiperpołączeniowe

Jak wynika to z dotychczas omówionego w tej pracy zakresu materiału istnieje wiele topologii sieciowych i różne ich klasyfikacje. Jedną z takich klasyfikacji jest topologia hiperkraty. Hiperkrata stanowi zbiór węzłów, które umiejscowione są w różnych wymiarach. Poszczególne węzły hiperkraty połączone są magistralą ze wszystkimi węzłami w danym wymiarze. Istnieje co najmniej kilka sposobów implementacji tej topologii. Najczęściej można się spotkać z magistralami dzielonymi, które umiejscowione są w dwóch wymiarach. Sieć wykorzystującą w taki sposób magistralę pokazuje zamieszczony niżej rysunek.

Rys. 56 Hiperkrata dwuwymiarowa.

Bibliografia:

[1] Andrew S. Tanenbaum - „Sieci komputerowe” WNT Warszawa 1998r.

[2] Andrzej Kwiatkowski - „Topologiczne aspekty projektowania sieci komputerowych” Praca dyplomowa magisterska, Politechnika Rzeszowska, 2003r.

[3] Douglas E. Comer - „Sieci komputerowe i intersieci” WNT, Warszawa 2000r.

[4] Douglas E. Comer, David L. Stevens - „Sieci komputerowe TCP/IP” tom I, WNT, Warszawa 1997r.

[5] Douglas E. Comer, David L. Stevens - „Zasady, protokoły, architektura” tom III, WNT, Warszawa 1997r.

[6] Larry L. Peterson, Bruce S. Davie - „Sieci komputerowe - podejście systemowe” Wydawnictwo Nakom, Poznań 2000r.

[7] Mark A. Miller - „Sieci TCP/IP, wykrywanie i usuwanie problemów” Wydanie I, Wydawnictwo RM, Łódź, 1999r.

[8] Mark A. Sportack - „Sieci komputerowe - księga eksperta” Wydawnictwo Helion Gliwice 1999r.

[9] S. Paszczyński red. - „Podręcznik użytkownika sieci komputerowej” NASK, Warszawa 1995r

[10] M. Hajdera red. - „Informatyka - wirtualna podróż w świat systemów i sieci komputerowych” WSIiZ Rzeszów 2002r.

Źródła internetowe dotyczące sieci i topologii sieciowych oraz witryny organizacji standaryzujących:

[1] http://www.wsinf.edu.pl/~stepiek/index1.php

[2] http://www.republika.pl/teoria/index.htm

[3] http://www.net.pagina.pl

[4] http://www.lanalpha.net.pl

[5] http://www.gajdaw.pl

[6] http://republika.pl/netkaraluch/index.html

[7] http://www.ieee.org

[8] http://www.man.poznan.pl/~pawelw/dyplom/index.htm

[9] http://www.networld.com.pl

[10] http://standards.ieee.org

Szkło domieszkowe zawiera odym oraz german.

Innym rodzajem dyspersji, jest dyspersja chromatyczna. Polega na rozszczepieniu fali świetlnej z powodu rozchodzenia się różnych długości fal z różnymi szybkościami w różnych materiałach. Fale rozprzestrzeniają się liniowo z różną szybkością, przy czym są małe odcinki w światłowodzie gdzie fale są w mniejszym stopniu tłumione.

Router jest urządzeniem które działa w warstwie sieci modelu OSI (Open System Interconnection).
Łączy on sieci rozległe i lokalne. Jeśli między dwoma końcowymi punktami w sieci istnieje więcej niż jedna ścieżka router steruje ruchem pakietów i umożliwia ich filtrację. Routery stanowią podstawowy składnik dużych, złożonych sieci i sieci rozległych wykorzystujących łącza telekomunikacyjne. Działanie routera polega na sterowaniu przepływem pakietów do miejsca ich przeznaczenia oraz najbardziej ekonomicznym wyborze trasy spośród wszystkich dostępnych tras.

5

Wojciech Międlar Topologie sieci komputerowych - część 2

Rys. 25 Kabel STP kategorii 5 i złącze RJ-45

Rys. 50 Topologie sieci bezpośrednich (od lewej): dwuwymiarowy półokrągły toroid, trójwymiarowa krata i binarny hipersześcian

---