Κεφάλαιο 10 Διασύνδεση τοπικών δικτύων ------------------------- Μάθημα 10.1 : Αρχές διασύνδεσης τοπικών δικτύων Μάθημα 10.2 : Επιλογή τοπικού δικτύου και μέσου μετάδοσης Μάθημα 10.3 : Επιλογή τοπικού δικτύου και μονάδων διασύνδεσης Ανακεφαλαίωση Ερωτήσεις Βιβλιογραφία Διευθύνσεις Διαδικτύου (URLs)
Επιμέλεια : Αθανάσιος Ι. Μάργαρης (amarg@uom.gr) 110 Ερώτηση 1 η : Ποια είναι τα προβλήματα διασύνδεσης ετερογενών τοπικών δικτύων? Απάντηση : Δύο τοπικά δίκτυα λέγονται ετερογενή, όταν χρησιμοποιούν διαφορετικού τύπου υλικό και λογισμικό, και διαφορετικό πρωτόκολλο επικοινωνίας. Λόγω αυτής της ασυμβατότητας που υφίσταται ανάμεσα στα χαρακτηριστικά λειτουργίας των ετερογενών τοπικών δικτύων, είναι προφανές πως η διασύνδεση τέτοιων δικτύων, δεν είναι πάντα μια εύκολη διαδικασία και χαρακτηρίζεται από ένα πλήθος προβλημάτων, τα πιο σημαντικά εκ των οποίων είναι τα ακόλουθα : Τα ετερογενή τοπικά δίκτυα, χρησιμοποιούν γενικά διαφορετικά πρότυπα λειτουργίας, τα οποία στηρίζονται στη χρήση διαφορετικών πρωτοκόλλων, μη συμβατών μεταξύ τους. Εάν λοιπόν θελήσουμε να διασυνδέσουμε δύο τέτοια δίκτυα (για παράδειγμα ένα δίκτυο Ethernet και ένα δίκτυο Token Ring) θα πρέπει να μετασχηματίσουμε τη διακινούμενη πληροφορία με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι κατανοητή από το δίκτυο στο οποίο αποστέλλεται. Τα ετερογενή τοπικά δίκτυα, χρησιμοποιούν συνήθως διαφορετικές μορφές επικοινωνίας, οι οποίες ενδέχεται να μην είναι τεχνολογικά συμβατές μεταξύ τους. Για να είναι λοιπόν δυνατή η διασύνδεση τέτοιων δικτύων, θα πρέπει η τεχνολογία που χρησιμοποιούν να είναι συμβατή με παλαιότερες μορφές επικοινωνίας, έτσι ώστε να είναι δυνατή η ανταλλαγή δεδομένων ανάμεσά τους (κάτι τέτοιο συμβαίνει για παράδειγμα ανάμεσα στην τεχνολογία της κινητής τηλεφωνίας και στην τεχνολογία του παγκόσμιου διαδικτύου, η συμβατότητα των οποίων επιτρέπει την αποστολή μηνυμάτων σε κινητό τηλέφωνο μέσω του Internet). Τα ετερογενή τοπικά δίκτυα στηρίζονται συνήθως σε ολοκληρωμένες λύσεις συγκεκριμένων εταιρειών, οι οποίες δεν αποτελούν διεθνή πρότυπα, κάτι που οδηγεί σε προβλήματα συμβατότητας μεταξύ προϊόντων διαφορετικών κατασκευαστών. Στην περίπτωση αυτή θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν ενδιάμεσες συσκευές διασύνδεσης προκειμένου να γεφυρωθεί αυτή η ασυμβατότητα, κάτι που βεβαίως συνεπάγεται πιο πολύπλοκη σχεδίαση του δικτύου, και φυσικά, μεγαλύτερο κόστος εγκατάστασης και συντήρησης. Ερώτηση 2 η : Ποια προβλήματα καλείται να λύσει η διασύνδεση τοπικών δικτύων? Απάντηση : Η διασύνδεση των τοπικών δικτύων που επιτρέπει την επικοινωνία ανάμεσά τους, καλείται να λύσει μια σειρά από προβλήματα, τα πιο σημαντικά εκ των οποίων εντοπίζονται στους ακόλουθους τομείς : Στους τρόπους με τους οποίους ένα τοπικό δίκτυο μπορεί να συνδεθεί με το κεντρικό δίκτυο μιας επιχείρησης, έτσι ώστε να είναι δυνατή η πρόσβαση των χρηστών στο δίκτυο της επιχείρησης προκειμένου να προσπελάσουν τα δεδομένα τους και να εκμεταλλευτούν τις δικτυακές υπηρεσίες που τους προσφέρονται.
Μετάδοση δεδομένων & Δίκτυα Υπολογιστών (Τόμος ΙΙ) 111 Στους τρόπους με τους οποίους το ευρύτερο δίκτυο μιας επιχείρησης μπορεί να έχει πρόσβαση σε άλλα δημόσια ή ιδιωτικά δίκτυα, καθώς και στο διαδίκτυο. Στο κόστος της διασύνδεσης των συστημάτων, έτσι ώστε αυτό να κρατείται σε αρκετά χαμηλά επίπεδα. Στους τρόπους διασύνδεσης των απομακρυσμένων ή άλλων διασυνδεόμενων δικτύων με το τοπικό δίκτυο της επιχείρησης. Το όλο σύστημα θα πρέπει να λειτουργεί σαν ένα ευρύτερο τοπικό δίκτυο, παρακάμπτοντας περιορισμούς που ενδέχεται να δημιουργούνται από ορισμένους παράγοντες, όπως είναι η απόσταση, το μέσο μεταφοράς της πληροφορίας και ο τύπος του δικτύου. Επιπλέον, οι χρήστες του δικτύου θα πρέπει να απολαμβάνουν με ευκολία, αξιοπιστία και ταχύτητα, όλες τις υπηρεσίες που παρέχει το δίκτυο, όπως είναι για παράδειγμα, η πρόσβαση σε απομακρυσμένες περιφερειακές διατάξεις, ο διαμοιρασμός αρχείων, η επικοινωνία μεταξύ των χρηστών του δικτύου, και η γρήγορη και αξιόπιστη μεταφορά πληροφοριών. Ερώτηση 3 η : Ποιοι είναι οι τύποι των τοπικών δικτύων που μπορούν να διασυνδεθούν? Απάντηση : Η διασύνδεση των παραδοσιακών τοπικών δικτύων έτσι ώστε να είναι δυνατή η επικοινωνία τους και η ανταλλαγή πληροφοριών ανάμεσά τους, μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε μεταξύ δύο δικτύων του ιδίου τύπου, αλλά ακόμη και όταν τα δίκτυα που θέλουμε να διασυνδέσουμε δε λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο. Πιο συγκεκριμένα η διασύνδεση τοπικών δικτύων μπορεί να αφορά μία από τις ακόλουθες περιπτώσεις: Τοπικά δίκτυα του ιδίου τύπου, τα οποία μπορεί να βρίσκονται κοντά ή μακριά το ένα από το άλλο. Στην πρώτη περίπτωση το μόνο που απαιτείται είναι μια συσκευή διασύνδεσης δια της οποίας θα πραγματοποιείται η επικοινωνία μεταξύ των δύο δικτύων, ενώ στη δεύτερη περίπτωση, θα πρέπει να γίνει χρήση κάποιας σύνδεσης ευρείας περιοχής, (π.χ. κάποιου μόνιμου κυκλώματος). Στην τελευταία περίπτωση, για την υλοποίηση της σύνδεσης απαιτούνται δύο συσκευές, μια σε κάθε άκρη του συνδέσμου επικοινωνίας. Τοπικά δίκτυα διαφορετικού τύπου. Χαρακτηριστικό παράδειγμα μιας τέτοιας περίπτωσης, αποτελεί η διασύνδεση ενός δικτύου Ethernet και ενός δικτύου Token Ring έτσι ώστε οι χρήστες τους να μπορούν να έχουν πρόσβαση σε δεδομένα και εφαρμογές ανεξάρτητα από το δίκτυο στο οποίο βρίσκονται. Πρόκειται για πιο σύνθετη διασύνδεση από αυτή των τοπικών δικτύων του ιδίου τύπου. Και στην περίπτωση αυτή, τα δύο δίκτυα μπορεί να βρίσκονται το ένα κοντά στο άλλο, ή να είναι απομακρυσμένα. Παραδοσιακά τοπικά δίκτυα που διασυνδέονται με τοπικό δίκτυο υψηλών επιδόσεων. Επειδή τα τοπικά δίκτυα υψηλών επιδόσεων (π.χ. Fast Ethernet) χαρακτηρίζονται από πολύ μεγαλύτερους ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων σε σχέση με τα παραδοσιακά τοπικά δίκτυα, αποτελούν συνήθως το δίκτυο κορμού
Επιμέλεια : Αθανάσιος Ι. Μάργαρης (amarg@uom.gr) 112 (backbone) πάνω στο οποίο συνδέονται όλα τα άλλα παραδοσιακά τοπικά δίκτυα. Η λειτουργία του δικτύου κορμού δεν διαφέρει ουσιαστικά από αυτή ενός παραδοσιακού τοπικού δικτύου, εκτός από το ότι προσφέρει πολύ μεγαλύτερους ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων. Παραδοσιακά τοπικά δίκτυα που διασυνδέονται με δίκτυο ευρείας περιοχής. Για τη διασύνδεση ενός τοπικού παραδοσιακού δικτύου με δίκτυο ευρείας περιοχής, χρειάζεται συσκευή με εξειδικευμένα λειτουργικά χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα, είναι πιθανό ένα δίκτυο TCP/IP να διασυνδεθεί με ένα δίκτυο ευρείας περιοχής της μορφής Χ.25, Frame Relay, ISDN, κλπ. Ερώτηση 4 η : Πως επηρεάζεται η επιλογή τοπικού δικτύου από το μέσο μετάδοσης? Απάντηση : Λόγω της πληθώρας των εφαρμογών στις οποίες χρησιμοποιούνται τα τοπικά δίκτυα, είναι αδύνατο να επιλέξουμε το ίδιο πρότυπο τοπικού δικτύου σε όλες τις περιπτώσεις. Αντίθετα, η επιλογή του κατάλληλου δικτύου, στηρίζεται στην κάλυψη των διαφορετικών σε κάθε περίσταση αναγκών επικοινωνίας. Για παράδειγμα, στο δίκτυο ενός εργοστασίου οι απαιτήσεις των χρηστών επιβάλλουν αξιόπιστη μεταφορά μικρού μεγέθους πακέτων δεδομένων σε συνθήκες πραγματικού χρόνου, ενώ σε ένα δίκτυο που χρησιμοποιείται για γραμματειακή υποστήριξη, επιθυμούμε μεταφορά μεγάλου μεγέθους δεδομένων, μεταξύ μιας ενδεχόμενης μεγάλης ομάδας χρηστών. Από την άλλη πλευρά, είναι γνωστό πως η ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ των υπολογιστών του δικτύου, λαμβάνει χώρα δια της χρήσης των διαφόρων τύπων μέσων μετάδοσης. Το κάθε μέσο μετάδοσης χαρακτηρίζεται από τις δικές του φυσικές ιδιότητες (εύρος ζώνης και χωρητικότητα, μεγάλη ή μικρή εξασθένηση σήματος, δημιουργία ή όχι ανεπιθύμητου θορύβου), οι οποίες επηρεάζουν σημαντικά τόσο την ταχύτητα όσο και την αξιοπιστία της διαδικασίας μετάδοσης δεδομένων. Έτσι, η επιλογή του μέσου μετάδοσης (και κατ επέκταση του τοπικού δικτύου η λειτουργία του οποίου στηρίζεται στη χρήση αυτού του μέσου) εξαρτάται από την ταχύτητα και την αξιοπιστία που διασφαλίζει το μέσο, έτσι ώστε να ικανοποιούνται οι ανάγκες μας ανάλογα με την εφαρμογή για την οποία σχεδιάζουμε το δίκτυο. Ερώτηση 5 η : Ποιες είναι οι τεχνικές μετάδοσης στα τοπικά δίκτυα και σε τι διαφέρουν? Απάντηση : Οι δύο βασικές τεχνικές μετάδοσης δεδομένων που χρησιμοποιούνται στα τοπικά δίκτυα υπολογιστών, είναι η μετάδοση βασικής ζώνης (baseband transmission) που χρησιμοποιεί ομοαξονικά καλώδια των 50 Ohm ή καλώδια UTP, και η μετάδοση ευρείας ζώνης (broadband transmission) που χρησιμοποιεί ομοαξονικά καλώδια με αντίσταση 75 Ohm και διάμετρο που εξαρτάται από την απόσταση μετάδοσης του σήματος. Πιο συγκεκριμένα, η διάμετρος αυτή είναι 1.5 έως 2.5 εκατοστά για απόσταση μερικών δεκάδων χιλιομέτρων, 1 έως 1.2 εκατοστά για απόσταση μερικών δεκάδων μέτρων, και 0.6
Μετάδοση δεδομένων & Δίκτυα Υπολογιστών (Τόμος ΙΙ) 113 εκατοστά για απόσταση μόλις μερικών μέτρων. Όσον αφορά τις διαφορές που χαρακτηρίζουν τις δύο βασικές τεχνικές μετάδοσης, οι πιο σημαντικές από αυτές είναι οι ακόλουθες: Η μετάδοση ευρείας ζώνης είναι αναλογική μετάδοση σε αντίθεση με τη μετάδοση βασικής ζώνης που είναι καθαρά ψηφιακή. Επειδή όμως το ψηφιακό σήμα χαρακτηρίζεται από μεγάλη ευαισθησία στο θόρυβο, είναι πιθανή η διακοπή της μετάδοσης και η απώλεια των μεταδιδόμενων δεδομένων, εάν υπάρχει θόρυβος στην περιοχή της συχνότητας εκπομπής. Επιπλέον λόγω της ταχύτατης εξασθένησης του πλάτους του σήματος (amplitude attenuation), τίθεται περιορισμός στο μήκος του καλωδιακού μέσου που χρησιμοποιείται, το οποίο δεν μπορεί να ξεπεράσει τα λίγα χιλιόμετρα. Η μετάδοση ευρείας ζώνης επιτρέπει την ταυτόχρονη μετάδοση πολλών σημάτων μέσα από το ίδιο κανάλι. Αυτό βεβαίως συνεπάγεται τη διαμόρφωση (modulation) των αναλογικών σημάτων πριν από την εισαγωγή τους στο κανάλι (έτσι ώστε να μεταφερθούν στην κατάλληλη περιοχή συχνοτήτων) η οποία πραγματοποιείται δια της χρήσης διαποδιαμορφωτών (modems). Αντίθετα στη μετάδοση βασικής ζώνης μόνο ένα σήμα είναι δυνατό να μεταδοθεί από το κανάλι σε κάθε χρονική στιγμή, και το οποίο μπορεί να κινηθεί και προς τις δύο κατευθύνσεις. Η μετάδοση ευρείας ζώνης δε χρησιμοποιείται στα τοπικά δίκτυα, αλλά βρίσκει ευρεία εφαρμογή στα ραδιοφωνικά δίκτυα καθώς και στα δίκτυα καλωδιακής τηλεόρασης. Αντίθετα, η μετάδοση βασικής ζώνης χρησιμοποιείται πάρα πολύ στα τοπικά δίκτυα (όπως είναι για παράδειγμα το Ethernet) επειδή συνδυάζεται πάρα πολύ καλά με την τοπολογία διαύλου. Δεν συμβαίνει όμως το ίδιο με την τοπολογία δέντρου, στην οποία η μετάδοση βασικής ζώνης δεν βρίσκει εφαρμογή, λόγω των ανακλάσεων του σήματος στα σημεία συνδέσεως των κλαδιών. Ερώτηση 6 η : Ποια είναι τα κυριότερα μέσα μετάδοσης, και πως επηρεάζονται από την εξασθένηση? Απάντηση : Η επιλογή του μέσου μετάδοσης που θα χρησιμοποιηθεί για τη μεταφορά της πληροφορίας σε ένα τοπικό δίκτυο υπολογιστών, καθορίζει σε πολύ μεγάλο ποσοστό την απόδοση και την αξιοπιστία του δικτύου. Όσον αφορά τα κριτήρια με τα οποία θα επιλέξουμε το μέσο μετάδοσης που θα χρησιμοποιήσουμε, αυτά κυρίως αφορούν το ρυθμό μεταφοράς δεδομένων, την απόσταση των κόμβων του δικτύου, καθώς επίσης το κόστος και το σκοπό της λειτουργίας του δικτύου. Μια από τις χαρακτηριστικές ιδιότητες που εμφανίζεται σε όλα τα ενσύρματα μέσα μετάδοσης είναι η εξασθένηση του πλάτους του σήματος καθώς αυτό μεταδίδεται από τον αποστολέα προς τον παραλήπτη. Η εξασθένηση του πλάτους αυξάνει σε συνάρτηση με την απόσταση, μετρείται σε db/km και είναι ένας από τους βασικούς λόγους εμφάνισης σφαλμάτων κατά τη διάρκεια της μετάδοσης. Πράγματι, εάν το πλάτος του σήματος εξασθενήσει περισσότερο από κάποιο όριο, η ανίχνευσή του από τον παραλήπτη δεν θα είναι πλέον εφικτή, κάτι που θα οδηγήσει σε ανεπιτυχή μετάδοση. Για το λόγο αυτό στις περιπτώσεις κατά τις οποίες το σήμα διανύει μεγάλες αποστάσεις, χρησιμοποιούνται επαναλήπτες (repeaters) οι οποίοι
Επιμέλεια : Αθανάσιος Ι. Μάργαρης (amarg@uom.gr) 114 ενισχύουν το πλάτος του σήματος σε τιμές που να επιτρέπουν την επιτυχή ανίχνευσή του. Στις πιο συνηθισμένες περιπτώσεις τοπικών δικτύων, τα μέσα μετάδοσης που χρησιμοποιούνται πιο πολύ, είναι τα χάλκινα καλώδια (ομοαξονικά και συνεστραμμένα καλώδια) και οι οπτικές ίνες. Από τα μέσα αυτά η καλύτερη επιλογή είναι ο οπτικές ίνες (fiber optics) οι οποίες υπερτερούν σημαντικά των χάλκινων καλωδίων τόσο στο θέμα της εξασθένησης όσο και στο εύρος ζώνης τους το οποίο στις οπτικές ίνες μπορεί να λάβε πολύ μεγάλες τιμές. Από την άλλη πλευρά, το πρόβλημα της εξασθένησης στα χάλκινα καλώδια αντισταθμίζεται εάν αυτά χρησιμοποιηθούν σε σχετικά μικρές αποστάσεις (μέχρι 100 μέτρα). Έτσι τελικά η επιλογή του μέσου μετάδοσης που θα χρησιμοποιηθεί στο δίκτυο, εξαρτάται από τις ανάγκες που το δίκτυο πρόκειται να καλύψει και σε κάθε περίπτωση επηρεάζεται σημαντικά και από το κόστος εγκατάστασης και συντήρησης του δικτύου. Ερώτηση 7 η : Πως επηρεάζεται η επιλογή τοπικού δικτύου από την τοπολογία? Απάντηση : Η επιλογή της τοπολογίας που θα χρησιμοποιηθεί σε ένα δίκτυο, εξαρτάται από πάρα πολλούς παράγοντες, όπως είναι η αξιοπιστία της μετάδοσης, η δυνατότητα επέκτασης του δικτύου, και η απόδοσή του. Σε γενικές γραμμές τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα που χαρακτηρίζουν τις πιο γνωστές τοπολογίες τοπικών δικτύων, είναι τα ακόλουθα: Η τοπολογία αρτηρίας είναι πιο ευέλικτη σε σχέση με άλλες τοπολογίες, και μπορεί να χειριστεί μεγάλο πλήθος και ποικιλία διατάξεων με ικανοποιητικούς ρυθμούς μετάδοσης και διαφορετικές μορφές πληροφορίας. Επίσης στις πιο πολλές περιπτώσεις χαρακτηρίζεται από υψηλό εύρος ζώνης. Το βασικό της πρόβλημα είναι η απενεργοποίηση ενός τμήματος του δικτύου, ή ακόμη και ολόκληρου του δικτύου εάν παρουσιαστεί κάποιο σφάλμα στο μέσο μετάδοσης. Εάν κατά τη φάση της σχεδίασης του δικτύου επιλεγεί ως τοπολογία δικτύου, αυτή της αρτηρίας, θα πρέπει να ληφθεί υπ όψιν πως στις πιο πολλές περιπτώσεις το μέσο μετάδοσης που θα χρησιμοποιηθεί θα είναι κάποιο χάλκινο καλώδιο (ομοαξονικό ή συνεστραμμένο), και επομένως θα πρέπει να αντιμετωπιστούν και προβλήματα που έχουν να κάνουν με την εξασθένηση του σήματος. Εάν λοιπόν το δίκτυό μας θα πρέπει να χαρακτηρίζεται από πολύ υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης και αξιόπιστη διακίνηση της πληροφορίας, θα πρέπει να καταφύγουμε στην τοπολογία δακτυλίου η οποία επιτρέπει τη χρήση οπτικών ινών για τη διασύνδεση των κόμβων του δικτύου (βέβαια θα πρέπει να αναφερθεί πως τα τελευταία χρόνια είναι δυνατή η χρήση οπτικών ινών και σε τοπολογίες αρτηρίας με αρκετά υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων). Οι τοπολογίες δακτυλίου από την άλλη πλευρά, χαρακτηρίζονται από κάποιους περιορισμούς όσον αφορά τον αριθμό των διατάξεων που μπορούν να συνδεθούν όσο και την ποικιλία των τύπων δεδομένων που μεταδίδονται, ενώ όπως και στην περίπτωση της τοπολογίας αρτηρίας, η βλάβη του μέσου μετάδοσης μπορεί να θέσει ένα τμήμα του δικτύου ή ακόμη και ολόκληρο το δίκτυο, εκτός λειτουργίας.
Μετάδοση δεδομένων & Δίκτυα Υπολογιστών (Τόμος ΙΙ) 115 Σε γενικές γραμμές, η απόδοση της τοπολογίας δακτυλίου είναι σημαντικά καλύτερη συγκρινόμενη με την τοπολογία αρτηρίας ή δέντρου. Στην τοπολογία αρτηρίας η εξασθένηση του σήματος ενδέχεται να οδηγήσει σε ανεπιτυχή μετάδοση της πληροφορίας, κάτι που δεν συμβαίνει στην τοπολογία δακτυλίου, όπου ο κάθε σταθμός συνδέεται στο δίκτυο μέσω μιας συσκευής η οποία οδηγεί ως επαναλήπτης και η οποία ενισχύει το σήμα, εμποδίζοντας έτσι την παραμόρφωσή του. Ερώτηση 8 η : Πως επηρεάζεται η επιλογή τοπικού δικτύου από τις μονάδες διασύνδεσης? Απάντηση : Οι μονάδες διασύνδεσης χρησιμοποιούνται στα τοπικά δίκτυα υπολογιστών, προκειμένου τα τελευταία να ξεπεράσουν περιορισμούς κάθε είδους, οι οποίοι προέρχονται τόσο από την τοπολογία του δικτύου όσο και από το μέσο μετάδοσης και το πρωτόκολλο πρόσβασης σε αυτό. Επίσης αυτές οι μονάδες επιτρέπουν την επικοινωνία του τοπικού μας δικτύου με άλλα δίκτυα, όταν κάτι τέτοιο είναι αναγκαίο. Ανάλογα με τον τύπο του δικτύου που διαθέτουμε καθώς και το είδος του γειτονικού μας δικτύου με το οποίο θέλουμε να συνδεθούμε, χρησιμοποιούμε και την κατάλληλη μονάδα διασύνδεσης η οποία στις πιο συνηθισμένες περιπτώσεις θα είναι επαναλήπτης, γέφυρα ή δρομολογητής. Οι βασικές εφαρμογές των μονάδων διασύνδεσης είναι η επέκταση των τοπικών δικτύων όταν υφίστανται γεωγραφικοί περιορισμοί, καθώς και η διασύνδεση ετερογενών γενικά δικτύων που χρησιμοποιούν διαφορετικό μέσο μετάδοσης, διαφορετικό αλγόριθμο πρόσβασης στο μέσο και διαφορετικό πρωτόκολλο επικοινωνίας. Ερώτηση 9 η : Κάτω από ποιες προϋποθέσεις θα χρησιμοποιούσατε επαναλήπτη για τη διασύνδεση ενός παραδοσιακού τοπικού δικτύου? Απάντηση : Από τη βασική θεωρία είναι γνωστό πως η λειτουργία ενός επαναλήπτη (repeater), συνίσταται στην αναπαραγωγή και ενίσχυση του εξασθενημένου σήματος, έτσι ώστε αυτό να φτάσει σωστά στον προορισμό του. Οι πιο χαρακτηριστικές περιπτώσεις χρήσης επαναληπτών είναι η διασύνδεση δύο ή περισσότερων τοπικών δικτύων που είτε χρησιμοποιούνε διαφορετικό μέσο μετάδοσης, είτε δεν μπορούν να συνδεθούν απευθείας μεταξύ τους λόγω περιορισμών που συσχετίζονται τόσο με το μήκος του καλωδίου όσο και με το πλήθος των σταθμών που συνδέονται σε αυτό. Δια της χρήσης επαναληπτών, είναι δυνατή η διασύνδεση διαφορετικού τύπου μέσων μετάδοσης όπως είναι για παράδειγμα (α) ομοαξονικό καλώδιο με UTP ή STP, (β) ομοαξονικό καλώδιο με οπτική ίνα, (γ) UTP με STP και (δ) UTP ή STP με οπτική ίνα. Ας σημειωθεί ωστόσο πως η χρήση επαναληπτών δεν είναι δυνατή σε όλες τις περιπτώσεις, αλλά μόνο όταν πληρούνται κάποιες προϋποθέσεις όσον αφορά τη φύση και τα χαρακτηριστικά του δικτύου. Οι πιο σημαντικές από αυτές τις προϋποθέσεις, είναι οι ακόλουθες:
Επιμέλεια : Αθανάσιος Ι. Μάργαρης (amarg@uom.gr) 116 Ο αριθμός των τοπικών δικτύων που θέλουμε να συνδέσουμε, δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερος από 3 δίκτυα, με μέγιστο μήκος καλωδίου για το κάθε ένα από αυτά, τα 500 μέτρα. Το συνολικό μήκος του δικτύου Ethernet που θα προκύψει από τη χρήση επαναληπτών, δεν θα υπερβαίνει τα 3 χιλιόμετρα. Η μέγιστη απόσταση μεταξύ επαναληπτών που διασυνδέουν τοπικά δίκτυα Token Bus και Token Ring, δεν υπερβαίνει τα 300 μέτρα για καλώδιο UTP, τα 700 μέτρα για καλώδιο STP, και τα 2 χιλιόμετρα, για οπτική ίνα. Ο μέγιστος αριθμός κόμβων και επαναληπτών που χρησιμοποιούνται σε ένα δίκτυο Token Bus ή Token Ring, δεν υπερβαίνει τους 260. Η συνολική απόσταση μεταξύ δύο απομακρυσμένων επαναληπτών δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 1000 μέτρα, εκτός εάν χρησιμοποιείται οπτική ίνα, οπότε μπορεί να φτάσει και τα 2 χιλιόμετρα. Ερώτηση 10 η : Κάτω από ποιες προϋποθέσεις θα χρησιμοποιούσατε γέφυρα για τη διασύνδεση ενός παραδοσιακού τοπικού δικτύου? Απάντηση : Η γέφυρα (bridge) χρησιμοποιείται για τη διασύνδεση δύο ή περισσότερων τοπικών δικτύων στο επίπεδο γραμμής δεδομένων (data link layer) του μοντέλου αναφοράς OSI. Επιπλέον, σε αντίθεση με τον επαναλήπτη που απλώς ενισχύει και επαναμεταδίδει το σήμα, η γέφυρα, πραγματοποιεί και λειτουργίες δρομολόγησης πακέτων, αποθηκεύοντας τα δεδομένα που λαμβάνει και προωθώντας τα προς τον τελικό τους προορισμό. Η γέφυρα ως συσκευή διασύνδεσης δικτύων, χρησιμοποιείται, όταν τα δίκτυα που θέλουμε να συνδέσουμε βρίσκονται σε απόσταση που δεν υπερβαίνει τα 20 χιλιόμετρα. Αποτελεί δε, ιδανική λύση για τη διασύνδεση δικτύων τα οποία χρησιμοποιούν διαφορετικό αλγόριθμο πρόσβασης στο μέσο, κάτι που απαγορεύει τη χρήση επαναληπτών. Με τον ίδιο τρόπο, μια γέφυρα διασυνδέει δύο τμήματα του ιδίου δικτύου, τα οποία δεν μπορούν να λειτουργήσουν σαν ένα ενιαίο δίκτυο, λόγω περιορισμών στο μήκος του μέσου μετάδοσης. Μιλώντας γενικά, η χρήση της γέφυρας συνίσταται σε περιπτώσεις κατά τις οποίες ο αριθμός των τμημάτων των δικτύων που πρόκειται να συνδεθούν είναι μικρός, και τα δίκτυα είναι του ιδίου τύπου. Τέλος χρησιμοποιώντας μια γέφυρα, μπορούμε να αυξήσουμε την απόδοση ενός τοπικού δικτύου Ethernet, χωρίζοντάς το σε μικρότερα δίκτυα τα οποία διασυνδέονται μεταξύ τους. Αυτό γίνεται διότι το Ethernet, ως πρότυπο που στηρίζεται σε πρωτόκολλο ανταγωνισμού (contention protocol), λειτουργεί καλύτερα όταν ο αριθμός των υπολογιστών που ζητούν πρόσβαση στο μέσο είναι μικρότερος. Επομένως η χρήση μιας ή περισσοτέρων γεφυρών, έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της απόδοσης των επιμέρους τμημάτων του δικτύου. Για να λάβουμε δε άριστα αποτελέσματα, θα πρέπει να αναλύσουμε λεπτομερώς την
Μετάδοση δεδομένων & Δίκτυα Υπολογιστών (Τόμος ΙΙ) 117 τοπολογία του δικτύου, και να χωρίσουμε το δίκτυο με τέτοιο τρόπο ώστε να ελαχιστοποιήσουμε την ανταλλαγή δεδομένων ανάμεσα σε δύο τμήματα του ιδίου δικτύου. Ερώτηση 11 η : Κάτω από ποιες προϋποθέσεις θα χρησιμοποιούσατε δρομολογητή για τη διασύνδεση ενός παραδοσιακού τοπικού δικτύου? Απάντηση : Ο δρομολογητής (router) ως συσκευή διασύνδεσης, λειτουργεί με τρόπο παρόμοιο με τη γέφυρα, διαθέτει όμως περισσότερες δυνατότητες όσον αφορά τη διαδικασία δρομολόγησης δεδομένων. Αυτή η δρομολόγηση γίνεται δια της χρήσης πληροφοριών που υπάρχουν στο τρίτο επίπεδο του μοντέλου αναφοράς OSI (επίπεδο δικτύου) με αποτέλεσμα ο δρομολογητής ανάλογα με το πρωτόκολλο που χρησιμοποιεί, να έχει τη δυνατότητα να αναγνωρίζει τις διευθύνσεις αυτού του επιπέδου. Επιπλέον ανάλογα με τον τύπο των πακέτων που χρησιμοποιούν, οι δρομολογητές έχουν και δυνατότητες φιλτραρίσματος των διακινούμενων πακέτων (packet filtering) συμβάλλοντας έτσι στην αύξηση της ασφάλειας του δικτύου. Οι δρομολογητές είναι οι πιο συνηθισμένες συσκευές διασύνδεσης ανάμεσα σε δίκτυα Ethernet και δίκτυα Token Ring. Θα πρέπει ωστόσο να αναφερθεί πως τα δίκτυα που θέλουμε να συνδέσουμε θα πρέπει να χρησιμοποιούν το ίδιο πρωτόκολλο δικτύου. Όσον αφορά τα μέσα μετάδοσης της πληροφορίας, οι δρομολογητές υποστηρίζουν συνδέσεις πολλών από αυτά μεταξύ τους, όπως είναι για παράδειγμα καλώδια UTP και οπτική ίνα. Η επιλογή του κατάλληλου σε κάθε περίπτωση δρομολογητή, εξαρτάται από τις ανάγκες που υφίστανται σε κάθε περίπτωση και έχει να κάνει κυρίως με τα πρωτόκολλα δικτύου που υποστηρίζει, καθώς μια από τις βασικές του λειτουργίες είναι η εύρεση μιας διαδρομής για τα διακινούμενα πακέτα.