При принятии решения о выборе типа сети основной вопрос состоит в том, может ли организация позволить себе файловый сервер, сетевую операционную систему и администратора сети. Если да, то можно использовать серверную сетевую среду. Если нет - одноранговая сеть.
Можно организовать одноранговую сеть аналогично серверной, используя для хранения файлов и обслуживания разделяемых ресурсов (например, принтеров) один мощный одноранговый компьютер. Это позволит централизованно администрировать ресурсы и выполнять резервное копирование на одной машине. Между тем такой компьютер будет испытывать большую нагрузку, поэтому нужно сделать так, чтобы с ним работало ограниченное число ПК. Используемые таким образом компьютеры называют невыделенными серверами.
Исходя из поставленных условий проектирования (большое число рабочих станций, необходимость расширения, высокий уровень безопасности, большое количество ресурсов и т.д.), правильным решением будет проектирование сети на основе выделенного сервера, что позволит выполнить поставленные требования.
Выбор топологии.
Топология сети - это ее физическая схема, отображающая расположение узлов и соединение их кабелем. Каждая топология имеет собственные сильные и слабые стороны. Выделяют четыре основные сетевые топологии:
звездообразная;
кольцевая;
ячеистая (сотовая).
Шинная топология.
Шинная топология часто применяется в небольших, простых или временных сетевых инсталляциях.
В типичной сети с шинной топологией кабель содержит одну или более пар проводников, а активные схемы усиления сигнала или передачи его от одного компьютера к другому отсутствуют. Таким образом, шинная топология является пассивной . Когда одна машина посылает сигнал по кабелю, все другие узлы получают эту информацию, но только один из них (адрес, которого совпадает с адресом, закодированным в сообщении) принимает ее. Остальные отбрасывают сообщение.
В каждый момент времени отправлять сообщение может только один компьютер, поэтому число подключенных к сети машин значительно влияет на ее быстродействие. Перед передачей данных компьютер должен ожидать освобождения шины. Указанные факторы действуют также в кольцевой и звездообразной сетях.
Еще одним важным фактором является . Поскольку шинная топология является пассивной, электрический сигнал от передающего компьютера свободно путешествует по всей длине кабеля. Без оконечной нагрузки сигнал достигает конца кабеля, отражается и идет в обратном направлении. Такое эхоотражение и путешествие сигнала туда и обратно по кабелю называется зацикливанием (ringing). Для предотвращения подобного явления к обоим концам кабельного сегмента подключается (терминаторы). Терминаторы поглощают электрический сигнал и предотвращают его отражение. В сетях с шинной топологией кабели нельзя оставлять без оконечной нагрузки.
Преимущества шинной топологии:
она надежно работает в небольших сетях, проста в использовании и понятна;
шина требует меньше кабеля для соединения компьютеров и потому дешевле, чем другие схемы кабельных соединений;
шинную топологию легко расширить. Два кабельных сегмента можно состыковать в один длинный кабель с помощью цилиндрического соединителя BNC. Это позволяет подключить к сети дополнительные компьютеры;
для расширения сети с шинной топологией можно использовать повторитель. Повторитель (repeater) усиливает сигнал и позволяет передавать его на большие расстояния.
Недостатки шинной топологии:
интенсивный сетевой трафик значительно снижает производительность такой сети. Поскольку любой компьютер может передать данные в произвольный момент времени, и в большинстве сетей они не координируют друг с другом моменты передачи, в сети с шинной топологией с большим числом компьютеров станции часто прерывают друг друга, и немалая часть полосы пропускания (мощность передачи информации) теряется понапрасну. При добавлении компьютеров к сети проблема еще более усугубляется;
каждый цилиндрический соединитель ослабляет электрический сигнал, и большое их число будет препятствовать корректной передаче информации по шине;
сеть с шинной топологией трудно диагностировать. Разрыв кабеля или неправильное функционирование одного из компьютеров может привести к тому, что другие узлы не смогут взаимодействовать друг с другом. В результате вся сеть становится неработоспособной.
Существует множество факторов, которые необходимо учитывать при выборе наиболее подходящей к данной ситуации топологии. Эта таблица 2.2 поможет сделать правильный выбор.
Таблица 2.2
Факторы, необходимые при выборе топологии
| Топология | Преимущества | Недостатки |
| Экономный расход кабеля. Сравнительно недорогая и несложная в использовании среда передачи. Простота. Надежность. Легко расширяется | При значительных объемах передаваемой информации уменьшается пропускная способность сети. Трудно локализовать проблемы. Выход из строя кабеля останавливает работу многих пользователей |
|
| Все компьютеры имеют равный доступ. Количество пользователей не оказывает сколько-нибудь значительного влияния на производительность | Выход из строя одного компьютера затрудняет работу всей сети. Трудно локализовать проблемы. Изменение конфигурации сети требует остановки работы всей сети |
|
| Легко модифицировать сеть, добавляя новые компьютеры. Централизованный контроль и управление. Выход из строя одного компьютера не влияет на работоспособность сети | Выход из строя центрального узла выводит из строя всю сеть |
Для закрепления изложенного материала рассмотрим решение задачи.
Независимая страховая компания, в состав которой входит президент, управляющий, администратор и 5 агентов, решила установить сеть. Компания занимает половину небольшого здания. В последнее время наблюдается рост клиентуры и чтобы справиться с возрастающим объемом работы, планируется взять в штат еще двух агентов.
У каждого сотрудника компании есть компьютер. Если необходимо обменяться деловой информацией, приходится делать это устно или с помощью дискет. Все агенты занимаются делами только своих клиентов, и информация об этих клиентах строго конфиденциальна. Лазерный принтер восьмилетней давности находится у администратора офиса. Каждый агент имеет собственный матричный принтер.
Одновременно с установкой сети решено приобрести высокоскоростной лазерный принтер.
Вам поручено установить сеть для этой небольшой компании. Чтобы упростить решение задачи, ответьте на следующие вопросы.
1. Какой тип сети Вы бы посоветовали установить этой компании?
Одноранговая ______
На основе сервера ______
2. Какая топология подходит в этой ситуации?
Кольцо ______
Звезда ______
Звезда-шина ______
Звезда-кольцо ______
Возможное решение
Однозначного решения у этой задачи нет. Возможные решения и их обоснования являются всего лишь рекомендациями.
1. На основе сервера.
Казалось бы, раз в компании всего 8 человек, подходящей сетью может стать одноранговая. Но нам уже известно, что компания начинает расти. Кроме того, часть информации является конфиденциальной. Поэтому вывод: лучше установить сеть на основе сервера, которая предоставляет возможности для роста компании и централизации защиты данных, в то время как одноранговая сеть через год-два может исчерпать свой потенциал.
2. Единственно правильного ответа нет. На сегодняшний день наиболее популярными топологиями являются «звезда-шина» и «шина».
Первая кажется более привлекательной, поскольку в этом случае проще решать сетевые проблемы и переконфигурировать сеть.
Можно выбрать и сеть с топологией «шина» - она дешевле и проще в установке, но при этом мы потеряем преимущества, которые дает концентратор при администрировании и решении сетевых проблем.
Топология «кольцо» слишком сложна для подобной сети.
Что собой представляют сетевые топологии? Зачем они необходимы? Где их используют и с какой целью? Какие их типы и виды существуют? Можно ли каким-то образом нивелировать негативные стороны сетевых топологий и усилить позитивные? Вот краткий перечень вопросов, на которые будет дан ответ в рамках данной статьи.
Общая информация
Много кто знает про сетевые устройства. Топологии же для большинства - это темный лес. Итак, давайте представим небольшую модель. У нас есть компьютеры, что функционируют в рамках одной Они соединены посредством линий связи. В зависимости от того, как построено их взаимодействие, различают следующие виды сети:
- Кольцевую.
- Звездную.
- Шинную.
- Иерархическую.
- Произвольную.
Всё вышеперечисленное относится к физической топологии. Но существуют ещё и логические. Они являются независимыми одна от второй. Так, под первой подразумевают геометрию построения сети. Логическая топология занимается тем, что направляет потоки данных между разными узлам сети и выбирает способ передачи данных. Каждый из рассмотренных ниже типов построения взаимосвязи имеет свои особенности, преимущества и недостатки. А сейчас давайте рассмотрим основные сетевые топологии.
Шинная типология
Её применяют в тех случаях, когда для передачи данных используется линеечный моноканал. На его концах устанавливают терминаторы. Затем каждый компьютер подключают к линейному моноканалу благодаря Т-разъему. Данные передаются по обе стороны и отражаются от оконечных терминаторов. Как можно из этого понять, информация в данном случае поступает на все имеющиеся узлы. Но вот принята она может быть только тем, для которого и предназначена. Среда передачи данных в этом случае используется всеми персональными компьютерами, которые подключены к сети. А сигнал, что идёт от одного ПК, распространяется по всем устройствам. Популярность данная технология сыскала при использовании архитектуры Ethernet. Какие же преимущества нам предоставляет данное сетевое оборудование Для начала необходимо отметить лёгкость в настройке и конфигурации сети. Также, если из строя выйдет один узел, то она сможет продолжать свою работу в целом. Благодаря этому можно сказать, что сети, построенные по шинной типологии, обладают значительной устойчивость к неисправностям. Но есть и недостатки. В первую очередь необходимо отметить ограничения относительно длины кабеля, а также количества рабочих станций. К тому же разрыв линейного моноканала негативно сказывается на работоспособности всей сети. Вследствие этого часто бывает трудно определить место дефекта, особенно если оно сокрыто изоляцией.
Сетевая топология «Звезда»
В этом случае витой парой каждая рабочая станция подсоединена к хабу или концентратору. Благодаря им обеспечивается параллельное соединение всех персональных компьютером. Посредством хаба или концентратора ПК и общаются между собой. Отсылаемые данные поступают на все рабочие станции. Но принять их может только та, для которой они и предназначались. Относительно преимуществ стоит отметить, что к сети легко подключить новый персональный компьютер. Также она устойчива к неисправностям отдельных узлов и разрывам соединения. И дополняет всё это возможность осуществления централизованного управления. Правда, есть и определённые минусы. Так, отмечается значительный расход кабеля. Кроме этого, отказ хаба или концентратора негативно повлияет на работу всей сети.
Использование центрального концентратора
Эта сетевая типология базируется на предыдущем виде создания сети. Главную роль в этом случае играет центральный концентратор. Он является интеллектуальным устройством, что обеспечивает разных станций по принципу «выход-вход», то есть благодаря ему каждая ЭВМ соединена с ещё двумя рабочими станциями. Для стабильности функционирования здесь имеются основные и резервные кольца. Благодаря этому можно поддерживать работоспособность сети даже при наличии существенных повреждений. Проблемная точка просто отключается. Для передачи данных используется специальный маркер. В нём содержится адрес отправителя и получателя информации. Следует отметить, что, кроме высокой надёжности, данная типология также обеспечивает и равный доступ к сети всем рабочим станциям. Но за всё приходится платить. В данном случае это относится к большому расходу кабеля и дорогостоящей разводке линий связи.
Дерево
Данная сетевая типология рассматривается как комбинация нескольких звезд. Дерево может быть в следующих состояниях:
- Активном.
- Пассивном.
- Истинном.
Зависимо от необходимо состояния ответственный персонал выбирает, что необходимо использовать: центральные компьютеры или хабы (концентраторы). Каждый выбор имеет свои преимущества и недостатки. В первом случае можно говорить о построении более централизованной системы с лучшей управляемостью и тому подобное. Но использование хабов или концентраторов, как правило, значительно более выгодно с ресурсо-финансовом плане.
Кольцевая топология
В данном случае предусматривается соединение в одну неразрывную цепь. При этом она не обязательно должна напоминать окружность. В этом случае предусматривается, что для передачи данных будет использоваться выход одного персонального компьютера, который соединён с входом иной ЭВМ. Поэтому, когда информация будет начинать движение из какой-то одной определённой точки, в конечном итоге она будет там же, пройдя один круг. Данные в таких кольцах всегда перемещаются в одном направлении. Распознать и обработать полученное сообщение может только та рабочая станция, которой оно было адресовано. При работе топологии применяется маркерный доступ. Он предусматривает предоставление права использования кольца в установленном порядке. Во время передачи данных используется логическое кольцо. Создать и настроить данную сеть весьма легко. Но из-за того, что повреждение в одном месте может вывести её из строя, в чистом виде она почти не применяется из-за своей ненадежности. Для работы на практике могут использоваться различные модификации данной типологии.
Комбинации
Они используются для того, чтобы уменьшить или ликвидировать негативные стороны при создании взаимосвязи между разными компьютерами. Наиболее распространённые комбинированные типы сетевой топологии строятся на звездной, шинной и кольцевой технологиях. Для понимания ситуации можно привести несколько примеров. Возьмём для первого звездно-шинную топологию. Главным в ней является концентратор. Но к нему могут подключаться не только отдельные компьютеры, но и целые шинные сегменты сети. Конечно, применяться может не один концентратор, а много. Также может использоваться архитектура построения с опорной (магистральной) шиной. Преимущество данной комбинации заключается в том, что системный администратор может получить преимущества обоих типологий и легко влиять на количество ЭВМ, что подключены к сети. Давайте рассмотрим ещё один пример. Рассматриваться будет звездно-кольцевая топология. По ней объединяют не компьютеры, а концентраторы, к которым непосредственно и подключены ЭВМ. Таким образом, создаётся замкнутый контур, в котором скомбинированы преимущества этих обеих топологий, а также появляется ещё ряд удобств. В качестве примера таковых можно привести то, что все концентраторы можно собрать в одном месте. А это значит, что точки подключения кабелей будут находиться вместе, и работа с ними будет существенно упрощена.
Заключение
Вот нами и были рассмотрены основные виды сетевой топологии. Представленные в рамках статьи возможности построения взаимосвязи между разными компьютерами являются самыми популярными благодаря своей практичности. Но в отдельных случаях могут понадобиться более специализированные сетевые топологии. Их разработка или использование уже созданных технологий осуществляется с учетом всех необходимых для корректной работы особенностей, нюансов и аспектов. Обычно нечто подобное используется только для научных и военных объектов, тогда как для гражданской жизни с лихвой хватает и наиболее распространённых подходов. Ведь рассмотренные сетевые топологии - это наработки десятилетий!
Топология (конфигурация) – это способ соединения компьютеров в сеть. Тип топологии определяет стоимость, защищенность, производительность и надежность эксплуатации рабочих станций, для которых имеет значение время обращения к файловому серверу.
Понятие топологии широко используется при создании сетей. Одним из подходов к классификации топологий ЛВС является выделение двух основных классов топологий: широковещательные и последовательные.
В широковещательных топологиях ПК передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными ПК. К таким топологиям относятся топологии: общая шина, дерево, звезда.
В последовательных топологиях информация передается только одному ПК. Примерами таких топологий являются: произвольная (произвольное соединение ПК), кольцо, цепочка.
При выборе оптимальной топологии преследуются три основных цели:
Обеспечение альтернативной маршрутизации и максимальной надежности передачи данных;
Выбор оптимального маршрута передачи блоков данных;
Предоставление приемлемого времени ответа и нужной пропускной способности.
При выборе конкретного типа сети важно учитывать ее топологию. Основными сетевыми топологиями являются: шинная (линейная) топология, звездообразная, кольцевая и древовидная.
Например, в конфигурации сети ArcNet используется одновременно и линейная, и звездообразная топология. Сети Token Ring физически выглядят как звезда, но логически их пакеты передаются по кольцу. Передача данных в сети Ethernet происходит по линейной шине, так что все станции видят сигнал одновременно.
Виды топологий
Существуют пять основных топологий (рис. 3.1): общая шина (Bus); кольцо (Ring); звезда (Star); древовидная (Tree); ячеистая (Mesh).
Рис. 3.1. Типы топологий
Общая шина
Общая шина – это тип сетевой топологии, в которой рабочие станции расположены вдоль одного участка кабеля, называемого сегментом. Топология общая шина (рис. 3.2) предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети.
В случае топологии Общая шина кабель используется всеми станциями по очереди:
Рис. 3.2. Топология Общая шина
1. При передаче пакетов данных каждый компьютер адресует его конкретному компьютеру ЛВС, передавая его по сетевому кабелю в виде электрических сигналов.
2. Пакет в виде электрических сигналов передается по «шине» в обоих направлениях всем компьютерам сети.
3. Однако информацию принимает только тот адрес, который соответствует адресу получателя, указанному в заголовке пакета. Так как в каждый момент времени в сети может вести передачу только одна PC, то производительности ЛВС зависит от количества PC, подключенных к шине. Чем их больше, тем больше ожидающих передачи данных, тем ниже производительности сети. Однако нельзя указать прямую зависимость пропускной способности сети от количества PC, так как на нее также влияют:
· характеристики аппаратного обеспечения PC сети;
· частота, с которой передают сообщения PC;
· тип работающих сетевых приложений;
· тип кабеля и расстояние между PC в сети.
«Шина» – пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе всей сети.
4. Данные в виде электрических сигналов распространяются по всей сети от одного конца кабеля к другому, и, достигая конца кабеля, будут отражаться и занимать «шину», что не позволит другим компьютерам осуществлять передачу.
5. Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливаются терминаторы (Т), поглощающие сигналы, прошедшие по «шине»,
6. При значительном расстоянии между PC (например, 180 м для тонкого коаксиального кабеля) в сегменте «шины» может наблюдаться ослабление электрического сигнала, что может привести к искажению или потере передаваемого пакета данных. В этом случае исходный сегмент следует разделить на два, установив между ними дополнительное устройство – репитер (повторитель), который усиливает принятый сигнал перед тем, как послать его дальше.
Правильно размещенные на длине сети повторители позволяют увеличить длину обслуживаемой сети и расстояние между соседними компьютерами. Следует помнить, что все концы сетевого кабеля должны быть к чему-либо подключены: к PC, терминатору или повторителю.
Разрыв сетевого кабеля или отсоединение одного из его концов приводит к прекращению функционирования сети. Сеть «падает». Сами PC сети остаются полностью работоспособными, но не могут взаимодействовать друг с другом. Если ЛВС на основе сервера, где большая часть программных и информационных ресурсов хранится на сервере, то PC, хотя и остаются работоспособными, но для практической работы малопригодны.
Шинная топология используется в сетях Ethernet, однако в последнее время встречается редко.
Примерами использования топологии общая шина является сеть 10Base-5 (соединение ПК толстым коаксиальным кабелем) и 10Base-2 (соединение ПК тонким коаксиальным кабелем).
Кольцо
Кольцо – это топология ЛВС, в которой каждая станция соединена с двумя другими станциями, образуя кольцо (рис. 3.3). Данные передаются от одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кольцу). Каждый ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК, т.е. данные, передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, он передает их дальше по кольцу, в ином случае они дальше не передаются. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них, вся сеть парализуется. Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, т.к. во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Топология Кольцо имеет хорошо предсказуемое время отклика, определяемое числом рабочих станций.
Рис. 3.3. Топология Кольцо
Чистая кольцевая топология используется редко. Вместо этого кольцевая топология играет транспортную роль в схеме метода доступа. Кольцо описывает логический маршрут, а пакет передается от одной станции к другой, совершая в итоге полный круг. В сетях Token Ring кабельная ветвь из центрального концентратора называется MAU (Multiple Access Unit). MAU имеет внутреннее кольцо, соединяющее все подключенные к нему станции, и используется как альтернативный путь, когда оборван или отсоединен кабель одной рабочей станции. Когда кабель рабочей станции подсоединен к MAU, он просто образует расширение кольца: сигналы поступают к рабочей станции, а затем возвращаются обратно во внутреннее кольцо.
Звезда
Звезда – это топология ЛВС (рис. 3.4), в которой все рабочие станции присоединены к центральному узлу (например, к концентратору), который устанавливает, поддерживает и разрывает связи между рабочими станциями. Преимуществом такой топологии является возможность простого исключения неисправного узла. Однако, если неисправен центральный узел, вся сеть выходит из строя.
Рис. 3.4. Топология Звезда
В этом случае каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству. При необходимости можно объединять вместе несколько сетей с топологией Звезда, при этом получаются разветвленные конфигурации сети. В каждой точке ветвления необходимо использовать специальные соединители (распределители, повторители или устройства доступа).
Примером звездообразной топологии является топология Ethernet с кабелем типа Витая пара 10BASE-T, центром Звезды обычно является Hub.
Звездообразная топология обеспечивает защиту от разрыва кабеля. Если кабель рабочей станции будет поврежден, это не приведет к выходу из строя всего сегмента сети. Она позволяет также легко диагностировать проблемы подключения, так как каждая рабочая станция имеет свой собственный кабельный сегмент, подключенный к концентратору. Для диагностики достаточно найти разрыв кабеля, который ведет к неработающей станции. Остальная часть сети продолжает нормально работать.
Однако звездообразная топология имеет и недостатки. Во-первых, она требует много кабеля. Во-вторых, концентраторы довольно дороги. В-третьих, кабельные концентраторы при большом количестве кабеля трудно обслуживать. Однако в большинстве случаев в такой топологии используется недорогой кабель типа витая пара. В некоторых случаях можно даже использовать существующие телефонные кабели. Кроме того, для диагностики и тестирования выгодно собирать все кабельные концы в одном месте.
Сравнительные характеристики базовых сетевых топологий представлены в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Сравнительные характеристики базовых сетевых топологий
|
Топология |
Преимущества |
Недостатки |
|
Экономный расход кабеля; Недорогая и несложная в использовании среда передачи; Простота и надежность; Легкая расширяемость |
При значительных объемах трафика уменьшается пропускная способность; Трудная локализация проблем; Выход из строя любого сегмента кабеля остановит работу всей сети |
|
|
«Кольцо» |
Все PC имеют равный доступ; Количество пользователей не сказывается на производительности |
Выход из строя одной PC выводит из строя всю сеть; Трудно локализовать проблемы; Изменение конфигурации сети требует остановки всей сети |
|
«Звезда» |
Легко производить монтаж сети или модифицировать сеть, добавляя новые PC; Централизованный контроль и управление; Выход из строя одного PC или одного сегмента кабеля не влияет на работу всей сети |
Выход из строя или отключение питания концентратора (коммутатора) выводит из строя всю сеть; большой расход кабеля |
Введение
1. Понятие топологии сети
2. Базовые топологии сети
2.3 Базовая топология сети типа "кольцо" (ring)
3. Другие возможные сетевые топологии
3.1 Топология сети типа "дерево" (tree)
3.2 Комбинированные топологии сети
3.3 "Сеточная" топология сети
4. Многозначность понятия топологии
Заключение
Список используемой литературы
Введение
На сегодняшний день невозможно представить деятельность человека без использования им компьютерных сетей.
Компьютерная сеть - представляет собой систему распределенной обработки информации, состоящую как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи.
В зависимости от удалённости компьютеров и масштабов, сети условно разделяют на локальные и глобальные.
Локальные сети - сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин "LAN" может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Локальные сети развёртываются обычно в рамках некоторой организации, поэтому их называют также корпоративными сетями.
Иногда выделяют сети промежуточного класса - городская или региональная сеть, т.е. сеть в пределах города, области и т.п.
Глобальная сеть покрывает большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Глобальные сети практически имеют те же возможности, что и локальные. Но они расширяют область их действия. Польза от применения глобальных сетей ограничена в первую очередь скоростью работы: глобальные сети работают с меньшей скоростью, чем локальные.
Из выше перечисленных компьютерных сетей, обратим свое внимание на локальные сети, для того чтобы лучше понять архитектуру сетей, способы передачи данных. А для этого надо знать такое понятие, как топология сети.
1. Понятие топологии сети
Топология - это физическая конфигурация сети в совокупности с ее логическими характеристиками. Топология - это стандартный термин, который используется при описании основной компоновки сети. Если понять, как используются различные топологии, то можно будет определить, какими возможностями обладают различные типы сетей.
Существует два основных типа топологий:
физическая
логическая
Логическая топология описывает правила взаимодействия сетевых станций при передаче данных.
Физическая топология определяет способ соединения носителей данных.
Термин "топология сети" характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. Топология сети обуславливает ее характеристики.
Выбор той или иной топологии влияет на:
состав необходимого сетевого оборудования
характеристики сетевого оборудования
возможности расширения сети
способ управления сетью
Конфигурация сети может быть или децентрализованной (когда кабель "обегает" каждую станцию в сети), или централизованной (когда каждая станция физически подключается к некоторому центральному устройству, распределяющему фреймы и пакеты между станциями). Примером централизованной конфигурации является звезда с рабочими станциями, располагающимися на концах ее лучей. Децентрализованная конфигурация похожа на цепочку альпинистов, где каждый имеет свое положение в связке, а все вместе соединены одной веревкой. Логические характеристики топологии сети определяют маршрут, проходимый пакетом при передаче по сети.
При выборке топологии нужно учитывать, чтобы она обеспечивала надежную и эффективную работу сети, удобное управление потоками сетевых данных. Желательно также, чтобы сеть по стоимости создания и сопровождения получилась недорогой, но в то же время оставались возможности для ее дальнейшего расширения и, желательно, для перехода к более высокоскоростным технологиям связи. Это непростая задача! Чтобы ее решить, необходимо знать, какие бывают сетевые топологии.
2. Базовые топологии сети
Существует три базовые топологии, на основе которых строится большинство сетей.
звезда (star)
кольцо (ring)
Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля, топология называется "шиной". В том случае, когда компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или концентратора, топология называется звездой. Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут в кольцо, такая топология носит название кольца.
Хотя сами по себе базовые топологии несложны, в реальности часто встречаются довольно сложные комбинации, объединяющие свойства нескольких топологий.
2.1 Топология сети типа "шина" (bus)
В этой топологии все компьютеры соединяются друг с другом одним кабелем (рисунок 1).
Рисунок 1 - Схема топологии сети тип "шина"
В сети с топологией "шина" компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов - аппаратных MAC-адресов . Чтобы понять процесс взаимодействия компьютеров по шине, нужно уяснить следующие понятия:
передача сигнала
отражение сигнала
терминатор
1. Передача сигнала
Данные в виде электрических сигналов, передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу. Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть. Однако вывести прямую зависимость между пропускной способностью сети и количеством компьютеров в ней нельзя. Ибо, кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество факторов, в том числе:
характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети
частота, с которой компьютеры передают данные
тип работающих сетевых приложений
тип сетевого кабеля
расстояние между компьютерами в сети
Шина - пассивная топология. Это значит, что компьютеры только "слушают" передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.
2. Отражение сигнала
Данные, или электрические сигналы, распространяются по всей сети - от одного конца кабеля к другому. Если не предпринимать никаких специальных действий, сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и не позволит другим компьютерам осуществлять передачу. Поэтому, после того как данные достигнут адресата, электрические сигналы необходимо погасить.
3. Терминатор
Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают заглушки (терминаторы, terminators), поглощающие эти сигналы (Рисунок 2). Все концы сетевого кабеля должны быть к чему-нибудь подключены, например к компьютеру или к баррел-коннектору - для увеличения длины кабеля. К любому свободному - неподключенному - концу кабеля должен быть подсоединен терминатор, чтобы предотвратить отражение электрических сигналов.
Рисунок 2 - Установка терминатора
Нарушение целостности сети может произойти, если разрыв сетевого кабеля происходит при его физическом разрыве или отсоединении одного из его концов. Возможна также ситуация, когда на одном или нескольких концах кабеля отсутствуют терминаторы, что приводит к отражению электрических сигналов в кабеле и прекращению функционирования сети. Сеть "падает". Сами по себе компьютеры в сети остаются полностью работоспособными, но до тех пор, пока сегмент разорван, они не могут взаимодействовать друг с другом.
У такой топологии сети есть достоинства и недостатки. К достоинствам можно отнести:
небольшое время установки сети
дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств)
простота настройки
выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети
Недостатки такой топологии следующие.
такие сети трудно расширять (увеличивать число компьютеров в сети и количество сегментов - отдельных отрезков кабеля, их соединяющих).
поскольку шина используется совместно, в каждый момент времени передачу может вести только один из компьютеров.
"шина" является пассивной топологией - компьютеры только "слушают" кабель и не могут восстанавливать затухающие при передаче по сети сигналы.
надежность сети с топологией "шина" невысока. Когда электрический сигнал достигает конца кабеля, он (если не приняты специальные меры) отражается, нарушая работу всего сегмента сети.
Проблемы, характерные для топологии "шина", привели к тому, что эти сети, столь популярные еще десять лет назад, сейчас уже практически не используются.
Топология сети типа "шина" известна как логическая топология Ethernet 10 Мбит/с.
2.2 Базовая топология сети типа "звезда" (star)
При топологии "звезда" все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub) (рисунок 3).
Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным.
Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру.
