Разработка проекта магистральной сети Украины

В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2-10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.

Последующий алгоритм работы таков  — пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.

 

1.2.1 Сравнение с остальными топологиями

Достоинства топологии  “Кольцо”:

• простота установки;

• практически полное отсутствие дополнительного оборудования;

• возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Недостатки топологии  “Кольцо”:

• выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;

• сложность конфигурирования и настройки;

• сложность поиска неисправностей.

 

1.2.2 Применение топологии “Кольцо”

Наиболее широкое применение получила в волоконно-оптических сетях. Используется в стандартах FDDI, Token ring.

1.3 Топология “Шина”

Топология типа общая шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала. Данная топология схематично изображена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Схематичное представление топологии типа “Шина”

 

1.3.1 Работа в сети

Топология общая шина предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет — кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» „МАРКЕР“ остальным станциям.

Шина самой своей структурой допускает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, потому что линия связи единственная. В противном случае переданная информация будет искажаться в результате наложения (конфликта, коллизии). Таким образом, в шине реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно).

В топологии «шина» отсутствует  центральный абонент, через которого передается вся информация, которая увеличивает ее надежность (ведь при отказе любого центра перестает функционировать вся управляемая этим центром система). Добавление новых абонентов в шину достаточно простое и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании шины нужно минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другой топологией. Правда, нужно учесть, что к каждому компьютеру (кроме двух крайних) подходит два кабеля, что не всегда удобно.

Шине не страшны отказы отдельных  компьютеров, потому что все другие компьютеры сети могут нормально  продолжать обмен. Кроме того, так  как используется только один кабель, в случае обрыва нарушается работа всей сети. Может показаться, что шине не страшен и обрыв кабеля, поскольку в этом случае остаются две полностью работоспособных шины. Однако из-за особенности распространения электрических сигналов по длинным линиям связи необходимо предусматривать включение на концах шины специальных устройств — Терминаторов.

Без включения терминаторов сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной. Таким образом при разрыве или повреждении кабеля нарушается согласование линии связи, и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались соединенными между собой. Короткое замыкание в любой точке кабеля шины выводит из строя всю сеть. Надежность здесь выше, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособность сети в целом. Поиск неисправности в сети затруднен. Любой отказ сетевого оборудования в шине очень трудно локализовать, потому что все адаптеры включены параллельно, и понять, который из них вышел из строя, не так-то просто.

При построении больших сетей возникает  проблема ограничения на длину связи  между узлами, в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами — повторителями, концентраторами. Например, технология Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.

 

1.3.2 Сравнение с остальными  топологиями 

Достоинства топологии  “Шина”:

• Небольшое время установки сети;

• Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств);

• Простота настройки;

• Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети.

Недостатки топологии  “Шина”:

• Неполадки в сети, такие как обрыв кабеля и выход из строя терминатора, полностью блокируют работу всей сети;

• Сложная локализация неисправностей;

• С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.

Типичная шинная топология имеет  простую структуру кабельной  системы с короткими отрезками  кабелей. Поэтому по сравнению с  другими топологиями стоимость  ее реализации невелика. Однако низкая стоимость реализации компенсируется высокой стоимостью управления. Фактически, самым большим недостатком шинной топологии является то, что диагностика ошибок и изолирование сетевых проблем могут быть довольно сложными, поскольку здесь имеются несколько точек концентрации. Так как среда передачи данных не проходит через узлы, подключенные к сети, потеря работоспособности одного из устройств никак не сказывается на других устройствах. Хотя использование всего лишь одного кабеля может рассматриваться как достоинство шинной топологии, однако оно компенсируется тем фактом, что кабель, используемый в этом типе топологии, может стать критической точкой отказа. Другими словами, если шина обрывается, то ни одно из подключенных к ней устройств не сможет передавать сигналы.

 

1.3.3 Применение топологии “Шина”

Примерами использования топологии  общая шина является сеть соединение ПК толстым коаксиальным кабелем и соединение ПК тонким коаксиальным кабелем. Сегмент компьютерной сети, использующей коаксиальный кабель в качестве носителя и подключенных к этому кабелю рабочих станций. В этом случае шиной будет являться отрезок коаксиального кабеля, к которому подключены компьютеры.

 

2 ОПИСАНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

2.1 Исходные данные

Исходя из номера зачётной книжки (номер моей зачетной книжки 19-08), мною были выделена часть общих исходных данных, и записана в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Исходные данные, для  индивидуального задания.

Ёмкость потока информации в Гбит/с	140
Количество зональных центров	7
Зональные центры	Киев, Одесса, Харьков, Львов, Днепропетровск, Симферополь, Донецк

Так же к исходным данным относится  таблица 2.2, с данными по населению  в областях Украины, и она является общей для всех.

Таблица 2.2 – Население Украины, разбитое по областям.

№	Название области	Население
1	Республика Крым	2 413 200
2	Винницкая	1 772 400
3	Волынская	1 060 700
4	Днепропетровская	3 567 600
5	Донецкая	4 841 100
6	Житомирская	1 389 500
7	Закарпатская	1 258 300
8	Запорожская	1 929 200
9	Ивано-Франковская	1 409 800
10	Киевская	4 439 200
11	Кировоградская	1 133 100
12	Луганская	2 546 200
13	Львовская	2 626 500
14	Николаевская	1 264 700
15	Одесская	2 469 000
16	Полтавская	1 630 100
17	Ровенская	1 173 300
18	Сумская	1 299 700
19	Тернопольская	1 142 400
20	Харьковская	2 914 200
21	Херсонская	1 175 100
22	Хмельницкая	1 430 800
23	Черкасская	1 402 900
24	Черниговская	1 245 300
25	Черновицкая	922 800
-	Все население Украины	48 457 100

В таблице 2.3.1 и таблице 2.3.2 записаны расстояния вдоль основных дорог, между всеми областными центрами Украины. Благодаря, данной таблицы, я смогу посчитать длину кабеля необходимого для построения магистральной сети Украины.

Таблица 2.3.1 – Расстояние между областными центрами Украины, часть 1.

№	Область	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Винница	-	645	868	125	748	366	256	316	1057	382	360
2	Днепропетровск	645	-	252	664	81	901	533	294	394	805	975
3	Донецк	868	252	-	858	217	1171	727	520	148	1111	1221
4	Житомир	125	664	858	-	738	431	131	407	1102	257	423
5	Запорожье	748	81	217	738	-	1119	607	303	365	681	833
6	Ивано-Франковск	366	901	1171	431	1119	-	561	618	1402	328	135
7	Киев	256	533	727	131	607	561	-	298	811	388	550
8	Кировоград	316	294	520	407	303	618	298	-	668	664	710
9	Луганск	1057	394	148	1102	365	1402	811	668	-	1199	1379
10	Луцк	382	805	1111	257	681	328	388	664	1199	-	152
11	Львов	360	975	1221	423	833	135	550	710	1379	152	-
12	Николаев	471	343	611	677	377	747	490	174	857	780	850
13	Одесса	428	468	731	557	497	627	489	294	977	856	970
14	Полтава	593	196	390	468	270	898	337	246	474	725	891
15	Ровно	311	957	1045	187	925	296	318	627	1129	70	232
16	Симферополь	844	446	591	803	365	1070	972	570	739	1052	1173
17	Сумы	602	430	706	477	477	908	346	506	253	734	896
18	Тернополь	232	877	1100	298	977	134	427	547	1289	159	128
19	Ужгород	575	1130	1391	671	1488	280	806	883	1539	413	261
20	Харьков	734	213	335	690	287	1040	478	387	333	866	1028
21	Херсон	521	376	560	624	297	798	551	225	806	869	1141
22	Хмельницкий	120	765	988	185	875	246	315	435	1177	263	240
23	Черкассы	343	324	547	321	405	709	190	126	706	570	740
24	Чернигов	396	672	867	271	747	701	149	363	951	949	690
25	Черновцы	247	892	1115	470	876	143	601	581	1259	286	278