Компьютерные сети - традиционный подход

Характерные черты традиционного подхода к построению компьютерных сетей удобно рассмотреть на примере "тонкого" Ethernet. У нас в стране сети такого типа составляют, видимо, 80-90%. В остальном мире они тоже были весьма популярны до конца 80-х годов.

В основе традиционной сети Ethernet - несколько компьютеров с сетевыми адаптерами, соединенные коаксиальным кабелем (рис. 1), который в этом случае является общей шиной, а все сетевые адаптеры выдают свой сигнал на него одновременно (параллельное включение). Кабель обычно прокладывается по всей комнате (этажу, зданию), так чтобы была возможность при необходимости подключить дополнительные станции.

Рис. 1. Традиционная сеть Ethernet

Преимуществом такой схемы считалась ее помехозащищенность (конструкция коаксиального кабеля с этой точки зрения очень удачна) и неплохая (по меркам 15-летней давности) полоса пропускания - 10 Мбит/с.

Недостатки, как показало время, были серьезнее и причиной многих из них оказалась физическая топология сети - общая шина. Параллельное включение всех станций на один носитель делает их чрезвычайно зависимыми друг от друга, а задачу различения их - практически неразрешимой. И если для небольших сетей из десятка машин, что было характерно для начала 80-х годов, это не создавало особых проблем, то для современных конфигураций из десятков и сотен станций ситуация изменилась.

Как и в любой другой физической системе, в локальной сети возможно возникновение неисправностей. Причины могут быть самыми разнообразными - ведь сеть очень сложная структура - от механических повреждений и дефектов кабеля, до неисправностей в электрических компонентах и ошибок программного обеспечения. С ростом размеров и сложности сетей вероятность сбоев, естественно, возрастает, а задача их локализации и устранения приобретает особую актуальность.

Традиционная структура с общей шиной, с одной стороны, повышает вероятность возникновения неисправности, так как нарушение контакта в любом из соединений немедленно отражается на работе всей сети, а программный или аппаратный сбой на одной из станций способен "заткнуть" всю сеть. С другой стороны, определить где именно происходит сбой крайне трудно, ведь сигнал на кабеле представляет из себя сумму сигналов от всех станций, выделить и проверить сигнал от какой-то одной просто невозможно. Чуть ли не единственным способом поиска неисправности остается последовательная проверка всех соединений и очередное отключение станций до тех пор, пока не восстановится функционирование. Эта процедура непроста даже если все происходит в одной комнате, а машин меньше десятка, ведь сетевой кабель обычно стараются упрятать поглубже. Что же говорить о большой сети, где длина кабеля может достигать сотен метров, а число машин - нескольких сотен. Известен пример, когда в одной крупной компании восстановлением сети постоянно занималось несколько инженеров, вооруженных радиотелефонами.

При традиционном построении сети администратор оказывается также практически бессильным, если кто-то из пользователей, случайно или умышленно, перегружает сеть. Сделать это не так сложно - ведь даже мощности современной PC вполне достаточно, чтобы полностью загрузить сеть с полосой пропускания 10 Мбит/с, сделав работу остальных пользователей практически невозможной. Впоследствии можно, конечно, найти нарушителя, но средств оперативно остановить его в момент возникновения перегрузки нет. Последствия же могут быть весьма серьезными, например, если эта сеть используется для обмена с сервером базы данных или для подключения интерактивных терминалов.

Другая очень серьезная проблема, с которой сталкивается администратор традиционной сети - сложность ее переконфигурации. До тех пор, пока изменения (перемещение станций и подключение новых) незначительны, удается обойтись добавлением новых сегментов кабеля, однако сколько-нибудь значительные перемещения требуют "перетряски" всей сети. Многое зависит от того, насколько тщательно была спланирована первоначальная разводка. В удачных случаях удается избежать глобальных изменений в течении 2-х и даже 3-х лет, однако более характерны серьезные изменения каждые 9-12 месяцев. Это дает основание относить затраты на построение и поддержку сети традиционной архитектуры к текущим расходам организации.

Помимо прямых затрат на переконфигурацию сети, большими оказываются потери, связанные с простоями многих подразделений организации, для которых сеть - необходимое условие работы. Прокладка коаксиального кабеля - непростое дело, и может потребовать нескольких недель. Для большой организации, сильно зависящей от сети в своей деятельности, ее переконфигурация становится сродни стихийному бедствию.

Топология с общей шиной страдает и принципиальным ограничением пропускной способности. Так как все станции сети используют общий носитель (кабель) , то его полоса пропускания делится между ними. С подключением новых станций доля каждой пропорционально уменьшается. Так как станций может быть несколько десятков, то на долю каждой из них может приходиться лишь около 1% от полосы пропускания носителя, к которому она подключена.

С повышением сложности сети актуальными становятся вопросы контроля доступа к ней и учета использования ее ресурсов. Общая шина и здесь накладывает ограничения - эффективный контроль и управление возможны только целыми сегментами сети. Все станции сегмента оказываются фактически равноправными.

Нетрудно заметить, что рассмотренные трудности вызваны не столько недостатками программных средств или аппаратуры, сколько самой физической топологией сети. Использование активных элементов, таких как бриджи и рутеры, может несколько ослабить проблему, но не разрешить. Мы не упомянули высокую цену коаксиального кабеля и используемых с ним разъемов, однако и это немаловажное обстоятельство, с которым приходится считаться.