Протоколы канального уровня

Протоколы, обеспечивающие взаимодействие компьютера с сетью на самом низком, аппаратном уровне, во многом определяют топологию локальной сети, а также её внутреннюю архитектуру. В настоящее время на практике достаточно часто применяются несколько различных стандартов построения локальных сетей, наиболее распространёнными среди которых являются технологии Ethernet, Token Ring, Fiber Distributed Data Interface (FDDI) и ArcNet. Эти протоколы играют ключевую роль в обеспечении эффективной передачи данных, гарантируя стабильное соединение и высокую скорость передачи информации.

На сегодняшний день локальные сети, построенные на основе стандарта Ethernet, являются наиболее популярными как в нашей стране, так и во всём мире. На долю сетей Ethernet приходится почти девяносто процентов всех малых и домашних локальных сетей, что не удивительно, поскольку именно эта технология позволяет строить простые и удобные в эксплуатации и настройке локальные сети с минимумом затрат. Эффективность Ethernet объясняется также его способностью легко интегрироваться с различными устройствами и сетевыми компонентами, что делает его универсальным решением для большинства пользователей. Именно поэтому в качестве основного рассматриваемого нами стандарта будет принята именно технология Ethernet.

Протоколы канального уровня поддержки Ethernet, как правило, встроены в оборудование, обеспечивающее подключение компьютера к локальной сети на физическом уровне. Стандарт Ethernet является широковещательным, то есть каждый подключённый к сети компьютер принимает всю информацию, проходящую через его сетевой сегмент — как предназначённую именно для этого компьютера, так и данные, направляемые на другую машину. Такой подход значительно упрощает организацию сетевых взаимодействий и минимизирует необходимость в сложных маршрутизаторах на начальных этапах создания сети. Во всех сетях Ethernet применяется один и тот же алгоритм разделения среды передачи информации — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, CSMA/CD).

В рамках технологии Ethernet сегодня различаются несколько стандартов организации сетевых коммуникаций, определяющих пропускную способность канала связи и максимально допустимую длину одного сегмента сети, то есть расстояние между двумя подключёнными к сети устройствами. Например, стандарт 10BASE-T позволяет передавать данные на скорости до 10 Мбит/с на расстоянии до 100 метров. Более современные стандарты, такие как 100BASE-TX и 1000BASE-T, предлагают скорости передачи до 100 и 1000 Мбит/с соответственно, при этом максимальная длина сегмента остаётся аналогичной. Об этих стандартах мы побеседуем в следующей главе, посвящённой изучению сетевого оборудования, пока же необходимо отметить, что в рамках стандарта Ethernet применяется, как правило, одна из двух различных топологий: конфигурация сети с общей шиной или звездообразная архитектура.

Звездообразная топология, в отличие от шиной, предполагает наличие центрального устройства, к которому подключаются все остальные компьютеры. Это значительно упрощает управление сетью и облегчает выявление и устранение неисправностей, поскольку сбой в одном из подключённых устройств не влияет на работу всей сети. Кроме того, такая архитектура позволяет легко добавлять новые устройства без необходимости отключения остальных. В случае же с шиной, при выходе из строя одного из её сегментов вся сеть может быть нарушена, что делает её менее устойчивой к сбоям. Таким образом, выбор топологии и стандарта протокола канального уровня является важным этапом в проектировании локальной сети, и правильный выбор может существенно повлиять на её производительность и надёжность.