Топология, технология и стандарты

Наиболее часто рассматриваемым показателем структуры сети является ее топология – схемы соединения сетевого оборудования[22]. Основные топологии:
1. Шина. Представляет собой центральную канальную линию, по которой происходит обмен информацией между расположенными на ней абонентами. Является устаревшей технологией, но все еще используется в промышленном оборудовании из-за следующих особенностей:
– не требовательность к аппаратным ресурсам, обеспечивающим функционирование в составе сети;
– низкая стоимость реализации;
– простота настройки оборудования;
– устойчивость к неисправностям отдельных элементов сети.
Такая организация сети хорошо подходит для информационного обмена в сетях, где не требуется широкая плотность канала – станки, конвейеры и прочее промышленное оборудование.
2. Звезда. Наиболее распространенный тип соединения локально-вычислительной сети. В основу топологии «Звезда» положено активное сетевое устройство (коммутатор, концентратор, хаб, реже роутер), которое согласует работу и информационный обмен остальных устройств в составе локальной сети. Данная топология имеет свои преимущества:
– масштабирование – в данную сеть легко добавлять новые устройства;
– устойчивость – повреждение одного компонента (за исключением центрального коммутатора) не влияет на работу остальных устройств;
– существует возможность управления работой сети (в случае если центральный коммутатор имеет такую возможность).
Раннее использование данной топологии сдерживалось относительно более высокой стоимостью (по сравнению с Шиной и Кольцом), а также количеством подключаемых узлов. Это было связано с тем, что первые коммутаторы осуществляли широковещательную рассылку пакетов (при этом узел принимает только свои пакеты), что сильно загружало сеть при большом числе абонентов, так как даже в случае, если узел и не ведет активный информационный обмен, он все равно осуществляет рассылку служебных пакетов. Современные коммутаторы имеют более сложную логику работы и способны адресно отправлять пакеты только по тем каналам, где расположены адресаты. Такой подход, а также внедрение новых стандартов с более высокими скоростями передачи данных позволили осуществить широкое внедрение локальных сетей по топологии Звезда.
3. Кольцо. Кольцо в целом напоминает замкнутую шину. Но в аппаратной части канал передачи разорван узлами, передающими и принимающими информацию по маркерному принципу. Данный подход также является простым способом организовать сеть из дешевых нетребовательных к вычислительным ресурсам мощностям систем. Но данная топология имеет серьезный недостаток, связанный с низкой надежностью. Выход из строя одного из узлов приводит к полной неработоспособности всей сети. Данный подход практически не используется для создания современных локально-вычислительных сетей.
4. Ячеистая структура. Представляет собой не топологию, а класс топологий. В общем виде ее устройство основано на том факте, что каждый узел сети соединен более чем с одним другим участником данной локальной сети в соответствии с каким-либо правилом (например, симметрично)

. Является неэффективным способом взаимодействия, так как имеет сложности в наладки и эксплуатации.
5. Смешанная топология. Как и ячеистая структура является классом топологий, основанный на произвольном соединении вышеперечисленных топологий. Используется в крупных предприятиях, где каждый отдел может иметь собственную сеть, соединенную в одну общую. Как правило, в смешанной топологии часто используется соединение нескольких сетей по топологии Звезда.
Рассмотрим основные доступные технологии, применение которых позволяет провести реорганизации компьютерной сети ООО «Пионер Индекс Трейдинг».
В качестве физической среды предлагается использовать технологию Ethernet, как одну из самых распространенных технологий организации локально-вычислительных сетей предприятия[23]. Ethernet описан стандартами IEEE (группа 802.3) и определяет кабельные соединения и физические уровни электрических сигналов, а также протоколы на канальном уровне модели OSI.
В качестве передающей физической среды Ethernet предлагает несколько вариантов: коаксиальный кабель для передачи электрический сигналов (устаревшая технология передачи данных, используется в основном в промышленной сфере), витая пара и волоконно-оптические кабели (коаксиальный кабель для передачи оптических сигналов). Наиболее распространенный вариант физической среды – витая пара (применяется в составе компьютерной сети организации). Стандарты Ethernet:
– 10 Мбит/с Ethernet (Thick ethernet) – стандарты ранних версий, включает передачу по витой паре, коаксиальному кабелю для передачи электрических и оптический сигналов, скорость до 10 Мбит/с, не текущий момент устаревшие технологии[23];
– Fast Ethernet, наиболее распространенные стандарты, отличается от предыдущих в основном скоростью (до 100 Мбит/с), физические среды передачи данных те же[23];
– Gigabit Ethernet (GbE), скорость передачи до 1 Гбит/с, увеличенная дальность передачи данных по оптоволоконному кабелю (до 10 км, не утвержденный стандарт до 70 км);
– 10 Gigabit Ethernet (10GbE), скорость передачи до 10 Гбит/с, дальность до 40 км, по оптоволоконному кабелю;
– 40-гигабитный Ethernet (или 40GbE), 100-гигабитный Ethernet (или 100GbE), 40 и 100 Гбит/с, соответственно, дальность до 40 км по оптоволоконому кабелю.
– Terabit Ethernet, проект в стадии разработки, заявленная скорость передачи данных от 800 Гбит/с до 1 Тбит/с, предполагаемая дальность – 10 км по оптоволоконному кабелю.
Так как у предприятия на новом месте отсутствует локальная сеть, то предлагается использовать технологию Fast Ethernet, стандарт 100BASE-T/100BASE-TX с применением кабеля «витая пара» и сетевое оборудование, которое позволяет работать со скоростью 100 Мбит/с, предлагается. Физическая среда «витая пара» кабель UTP CAT5, допускается использование возможностей имеющейся инфраструктуры STP CAT6, позволяющей использовать более высокие скорости передачи данных[24].
Для беспроводного доступа к сети предприятия предлагается использовать технологию Wi-Fi (группа стандартов IEEE 802.11):
– IEEE 802.11 – основной стандарт для сетей Wi-Fi, описание общих принципов и базовых протоколов беспроводного доступа;
– IEEE 802.11b – родоначальник сетей Wi-Fi, частота 2,4 Ггц, скорость передачи данных до 11 Мбит/с;
– IEEE 802.11a – стандарт не совместимый с IEEE 802.11b, предоставляет большие скорости (до 54 Мбит/с), частота 5 Ггц;
– IEEE 802.11g – аналог IEEE 802.11a, сертифицирован в 2003 году, скорость до 54 Мбит/с, используемая частота 2,4 Ггц;
– IEEE 802.11n – передовой стандарт, техническая скорость передачи данных (то есть включая служебную информацию и технологические пакеты) до 600 Мбит/с, частота 2,4 и 5 ГГц;
– IEEE 802.11d – аналог IEEE 802.11g, применяется в странах, где официально введен запрет на использование частот 2,4 и 5Ггц;
– IEEE 802.11e – ориентирован на передачу медиаконтета, для чего используется технология оптимальной передачи трафика QoS, скорость до 12 Мбит/с;
– IEEE 802.11f – протокол обмена служебной информацией между точками доступа, позволяет технологию «бесшовного» доступа к сетям wi-fi при переходе от сети к сети;
– IEEE 802.11g – замена устаревающему IEEE 802.11b, основное отличие скорость до 22 Мбит/с;
– IEEE 802.11h – протокол «интеллектуальной» передачи данных на частоте 5ГГц, используется в странах Европы для разрешения конфликтов с со спутниковыми каналами передачи данных, работающих на той же частоте;
– IEEE 802.11i – протокол, имеющий повышенные меры безопасности и более стойкое шифрование передаваемых данных;
– IEEE 802.11k – стандарт, описывающий протокол передачи данных оптимально распределяющий нагрузку на сеть, тем самым повышая ее производительность;
– IEEE 802.11p – стандарт беспроводной сети для движущихся транспортных средств (до 200 км/ч), предлагается для организации безопасного дорожного движения, навигация и маршрутизация транспорта;
– IEEE 802.11s – стандарт, рассматривающий любой узел сети как самостоятельную точку доступа с оптимальной нагрузкой сети.
Существуют и другие стандарты IEEE 802.11 большая часть из которых являются стандартами для служебного пользования и не предназначены для построения коммерческих и промышленных сетей[25]