8 к какой топологии относится сеть при подсоединении всех компьютеров к общему концентратору

Обновлено: 05.07.2024

Литература Якубайтис Э.А. Информационные сети и системы: Справочная книга. М.: Финансы и статистика, 1996. Бэрри Нанс. Компьютерные сети пер. с англ.

Курс лекции по компьютерным сетям

Другие материалы по предмету

Широкая полоса пропускания канала делится на ряд узких полос, разделенных защитными полосами. Размеры узких полос могут быть различными.

При использовании FDMA, именуемого также множественным доступом с разделением волны WDMA, широкая полоса пропускания канала делится на ряд узких полос, разделенных защитными полосами. В каждой узкой полосе создается логический канал. Размеры узких полос могут быть различными. Передаваемые по логическим каналам сигналы накладываются на разные несущие и поэтому в частотной области не должны пересекаться. Вместе с этим, иногда, несмотря на наличие защитных полос, спектральные составляющие сигнала могут выходить за границы логического канала и вызывать шум в соседнем логическом канале.

Рис. 4.1 Схема выделения логических каналов

В оптических каналах разделение частоты осуществляется направлением в каждый из них лучей света с различными частотами. Благодаря этому пропускная способность физического канала увеличивается в несколько раз. При осуществлении этого мультиплексирования в один световод излучает свет большое число лазеров (на различных частотах). Через световод излучение каждого из них проходит независимо от другого. На приемном конце разделение частот сигналов, прошедших физический канал, осуществляется путем фильтрации выходных сигналов.

Метод доступа FDMA относительно прост, но для его реализации необходимы передатчики и приемники, работающие на различных частотах.

Что такое топология?
Перечислить наиболее используемые типы топологий?
Охарактеризовать топологию Общая шина и привести примеры использования данной топологии.
Какие сетевые технологии используют топологию Общая шина?
Охарактеризовать топологию Кольцо и привести примеры этой топологии.
В каких случаях используют топологию Кольцо?
Охарактеризовать топологию Звезда и привести примеры использования этой топологии.
К какой топологии относится сеть при подсоединении всех компьютеров к общему концентратору?
Привести примеры и охарактеризовать древовидную топологию.
Что такое ячеистая топология и в каких случаях она используется?
Что такое метод доступа и как влияет метод доступа на передачу данных в сети?
Какие существуют методы доступа?
Охарактеризовать метод доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизий.
При каком методе доступа обе станции могут одновременно начать передачу и войти в конфликт?
В каких сетевых технологиях используется метод CSMA/CD?
Охарактеризовать метод доступа с разделением во времени и перечислить в каких случаях используется данный метод.
Что такое маркер?
В каком случае рабочая станция может начать передачу данных при использовании метода доступа с передачей полномочия?
Охарактеризовать метод доступа с передачей полномочия.
Охарактеризовать метод множественного доступа с разделением частоты.
Какие существуют варианты использования множественного доступа с разделением во времени?

Компьютерная сеть состоит из трех основных аппаратных компонент и двух программных, которые должны работать согласованно. Для корректной работы устройств в сети их нужно правильно инсталлировать и установить рабочие параметры.

Основными аппаратными компонентами сети являются следующие:

Абонентские системы:
компьютеры (рабочие станции или клиенты и серверы);
принтеры;
сканеры и др.
Сетевое оборудование:
сетевые адаптеры;
концентраторы (хабы);
мосты;
маршрутизаторы и др.
Коммуникационные каналы:
кабели;
разъемы;
устройства передачи и приема данных в беспроводных технологиях.

Основными программными компонентами сети являются следующие:

Сетевые операционные системы, где наиболее известные из них это:
Windows NT;
Windows for Workgroups;
LANtastic;
NetWare;
Unix;
Linux и т.д.
Сетевое программное обеспечение (Сетевые службы):
клиент сети;
сетевая карта;
протокол;
служба удаленного доступа.

ЛВС (Локальная вычислительная сеть) это совокупность компьютеров, каналов связи, сетевых адаптеров, работающих под управлением сетевой операционной системы и сетевого программного обеспечения.

В ЛВС каждый ПК называется рабочей станцией, за исключением одного или нескольких компьютеров, которые предназначены для выполнения функций файл-серверов. Каждая рабочая станция и файл-сервер имеют сетевые карты (адаптеры), которые посредством физических каналов соединяются между собой. В дополнение к локальной операционной системе на каждой рабочей станции активизируется сетевое программное обеспечение, позволяющее станции взаимодействовать с файловым сервером.

Компьютеры, входящие в ЛВС клиент серверной архитектуры, делятся на два типа: рабочие станции, или клиенты, предназначенные для пользователей, и файловые серверы, которые, как правило, недоступны для обычных пользователей и предназначены для управления ресурсами сети.

Аналогично на файловом сервере запускается сетевое программное обеспечение, которое позволяет ему взаимодействовать с рабочей станцией и обеспечить доступ к своим файлам.

Рабочая станция (workstation) это абонентская система, специализированная для решения определенных задач и использующая сетевые ресурсы. К сетевому программному обеспечению рабочей станции относятся следующие службы:

клиент для сетей;
служба доступа к файлам и принтерам;
сетевые протоколы для данного типа сетей;
сетевая плата;
контроллер удаленного доступа.

Рабочая станция отличается от обычного автономного персонального компьютера следующим:

Для подключения ПК к сети требуется устройство сопряжения, которое называют сетевым адаптером, интерфейсом, модулем, или картой. Оно вставляется в гнездо материнской платы. Карты сетевых адаптеров устанавливаются на каждой рабочей станции и на файловом сервере. Рабочая станция отправляет запрос через сетевой адаптер к файловому серверу и получает ответ через сетевой адаптер, когда файловый сервер готов.

Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.

Последние типы сетевых адаптеров поддерживают технологию Plug and Play (вставляй и работай). Если сетевую карту установить в компьютер, то при первой загрузке система определит тип адаптера и запросит для него драйверы.

Различные типы сетевых адаптеров отличаются не только методами доступа к каналу связи и протоколами, но еще и следующими параметрами:

скорость передачи;
объем буфера для пакета;
тип шины;
быстродействие шины;
совместимость с различными микропроцессорами;
использованием прямого доступа к памяти (DMA);
адресация портов ввода/вывода и запросов прерывания;
конструкция разъема.
Файловые серверы

Сервер это компьютер, предоставляющий свои ресурсы (диски, принтеры, каталоги, файлы и т.п.) другим пользователям сети.

Файловый сервер обслуживает рабочие станции. В настоящее время это обычно быстродействующий ПК на базе процессоров Pentium, работающие с тактовой частотой 500 Мгц и выше, с объемом ОЗУ 128Мбт или более. Чаще всего файловый сервер выполняет только эти функции. Но иногда в малых ЛВС файлсервер используется еще и в качестве рабочей станции. На файловом сервере должна стоять сетевая операционная система, а также сетевое программное обеспечение. К сетевому программному обеспечению сервера относятся сетевые службы и протоколы, а также средства администрирования сервера.

Файловые серверы могут контролировать доступ пользователей к различным частям файловой системы. Это обычно осуществляется разрешением пользователю присоединить некоторую файловую систему (или каталог) к рабочей станции пользователя для дальнейшего использования как локального диска.

По мере усложнения возлагаемых на серверы функций и увеличения числа обслуживаемых ими клиентов происходит все большая специализация серверов. Существует множество типов серверов.

Первичный контроллер домена, сервер, на котором хранится база бюджетов пользователей и поддерживается политика защиты.
Вторичный контроллер домена, сервер, на котором хранится резервная копия базы бюджетов пользователей и политики защиты.
Универсальный сервер, предназначенный для выполнения несложного набора различных задач обработк

Обзор и настройка модема D-Link Dir-320
Чтобы выбрать наиболее эффективный способ подсоединения компьютеров и оборудования в общую сеть, необходимо учитывать их количество. Если соединятся менее десяти устройств при помощи рассматриваемой топологии, то этот способ будет эффективным.

Обратите внимание! Если устройств в ЛВС будет намного больше, то данное решение — неэффективно. В таком случае сеть организуют на основе серверов.

Различия между этими двумя способами состоят в следующем:О

Общая шина

Общая шина это тип сетевой топологии, в которой рабочие станции расположены вдоль одного участка кабеля, называемого сегментом.

Рисунок. 2.2 Топология Общая шина.

Примерами использования топологии общая шина является сеть 10Base–5 (соединение ПК толстым коаксиальным кабелем) и 10Base–2 (соединение ПК тонким коаксиальным кабелем).

Кольцо

имеет хорошо предсказуемое время отклика, определяемое числом рабочих станций.

Рисунок. 2.3 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 (рисунок 2.4), 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.

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).

Рисунок. 2.4 Топология Звезда.

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. По сравнению с концентраторами ArcNet концентраторы Ethernet и MAU Token Ring достаточно дороги. Новые подобные концентраторы включают в себя средства тестирования и диагностики, что делает их еще более дорогими.

Вопросы:

1. Что такое топология?

2. Перечислить наиболее используемые типы топологий?

3. Охарактеризовать топологию Общая шина

и привести примеры использования данной топологии.

4. Какие сетевые технологии используют топологию Общая шина

5. Охарактеризовать топологию Кольцо

и привести примеры этой топологии.

6. В каких случаях используют топологию Кольцо

7. Охарактеризовать топологию Звезда

и привести примеры использования этой топологии.

8. К какой топологии относится сеть при подсоединении всех компьютеров к общему концентратору?

9. Привести примеры и охарактеризовать древовидную топологию.

10. Что такое ячеистая топология и в каких случаях она используется?

Сравнение с другими топологиями

В чем отличия между сетями 3G и 4G: особенности, преимущества и недостатки

Кроме рассматриваемой топологии широкое распространение имеют другие: «звезда» и «кольцо».

Обратите внимание! Если сравнивать «шину» с ними, то можно выделить достоинства и недостатки.

Достоинства

Выбор данной конфигурации имеет важные плюсы:

в данном случае настройка сети делается относительно просто;
стоимость проведения работ будет меньшей по сравнению с использованием других топологий;
выполнение монтажа является менее сложным, чем в аналогичном случае;
необходимо учитывать вероятность выхода одного или нескольких компьютеров из строя — при такой схеме подключения это не нанесет ущерба работе остальной подключенной техники.

Недостатки

Однако такому решению присущи также некоторые недостатки:

уязвимость в случае неисправности основной шины, к которой подсоединены компьютеры — при этом выйдет из строя вся структура;
при такой архитектуре поиск неисправностей является довольно сложным;
важный минус состоит в том, что только один компьютер в каждый момент времени может осуществлять передачу;
если необходимо подключить новые компьютеры, то возникают проблемы с проведением масштабирования — придется вносить изменения в ранее существовавший отрезок сети.

Преимущества и недостатки шинной топологии

Ее простота монтажа и низкая стоимость компенсируются наличием более сложного управления.

Обратите внимание! Последнее выражается, в частности, в сложности диагностики и исправления ошибок, изоляции возникших проблем от остальной части локальной сети.

Автомобильные шины устройство и маркировка

Самый важный параметр шины — это ее размер. Например, на шине такая маркировка: 195/65/R15 91T.195 — ширина шины в мм от бока до бока. 65 — высота профиля (серия шины). Высота от диска до дорожки в % от ширины.R — конструкция: как расположены слои нитей корда в каркасе шины. «R» — шина с радиальным кордом, «B» — шина с опоясывающим кордом, «D» — диагональное расположение нитей корда.15 — радиус диска, на который шину нужно устанавливать (в дюймах). Два последних параметра — это индексы нагрузки и скорости. 91 — индекс нагрузки на одно колесо.Т — индекс скорости, определяющий скорость, на которой машина может долговременно двигаться с полной загрузкой. Дополнительные обозначения, применяемые производителями шин M&S ( Mud + Snow — грязь плюс снег). Это означает, что данные шины специально сконструированы как зимние или всесезонные. All Season — всесезонная шина, предназначенная для круглогодичного использования. Rotation — направленная шина, направление вращения которой указано дополнительной стрелкой на боковине шины. Outside иInside (или Side Facing Out и Side Facing Inwards) — ассиметричные шины, при установке которых нужно строго соблюдать правило установки шины на диск. Надпись Outside (наружная сторона) должна быть с наружной стороны автомобиля, а Inside (внутренняя сторона) — с внутренней. Left или Right — означает, что шины этой модели бывают левые и правые. При их установке нужно строго соблюдать правило установки шины на автомобиль, левые только слева, а правые, соответственно, только справа. Tubeless — бескамерная шина. Если этой надписи нет, то шина может использоваться только с камерой. Tube Type — шина должна эксплуатироваться с камерой. MAX PRESSURE — максимально допустимое давление в шине, в кПа. RAIN, WATER, AQUA (или пиктограмма «зонтик») — означает, что эти шины специально спроектированы для дождливой погоды и имеют высокую степень защиты от эффекта аквапланирования.

Система условной классификации качества шин Помимо описанных выше характеристик, на боковину шины могут быть нанесены условные показатели качества шин, относящиеся к так называемой Системе условной классификации качества шин.

Показатель износа Показатель износа является важнейшей характеристикой, показывающей, как долго шина останется работоспособной. Протектор каждой шины подвержен износу и очень важно не пропустить тот момент, когда он достиг критического уровня и шина уже не может обеспечить должное сцепление с дорожным покрытием. Каждая новая модель шины проходит тестирование по официально установленной методике, и ей присваивается показатель износа протектора, который теоретически соответствует продолжительности «жизни» шины. ВАЖНО ПОМНИТЬ, что показатель износа является теоретической величиной и не может быть напрямую связан с практическим сроком эксплуатации шины, на который значительное влияние оказывают дорожные условия, стиль вождения, соблюдение рекомендаций по давлению, регулировка углов схода-развала автомобиля и ротация колес. Показатель износа представлен в виде числа от 60 до 620 с интервалом в 20 единиц. Чем выше его значение, тем дольше выдерживает протектор при испытаниях по установленной методике.

Показатель сцепления Показатель сцепления определяет тормозные свойства шины. Они измеряются путем тестирования при прямолинейном движении на мокрой поверхности. Для обозначения показателя сцепления используются буквы от «А» до «С», при этом «А» соответствует максимальному его значению.

Температурная характеристика Температурная характеристика показывает способность шины выдерживать температурный режим, который позволяет сохранять характеристики шин, заложенные заводом-изготовителем, в зависимости от климатических условий эксплуатации. Этот показатель является одним из важных вследствие того, что шины, изготовленные из резины и других материалов, меняют свойства под воздействием высоких температур. В случае с температурной характеристикой также используют буквенный индекс от «Л» до «С», где «А» соответствует максимальному сопротивлению к нагреву. Поэтому, зимние шины, как правило, мягче летних и не «дубеют» с понижением температуры, летом же они, наоборот, начинают «таять». Рисунок протектора зимних шин намного грубее, со множеством специальных углублений — ламелей, на боковине обычно имеется маркировка M+S (Mud + Snow) — грязь и снег и/или Winter — зима. Таким образом, на данный момент разделение шин на летние и зимние носит ярко выраженный характер. Хотя некоторые производители применяют технологии выпуска шин, пригодных для любых климатических условий, но такие шины пока далеки от совершенства.

Маркировка DOT Маркировка DOT является чем-то вроде «отпечатка пальцев» шины. Ее наличие говорит о том, что данная шина соответствует нормам безопасности шин Транспортного Департамента США (Department of Transportation) и допущена к эксплуатации. DOT — это Американская система сертификации. На покрышках, поставляемых на российский рынок, чаще всего встречается метка Е, которая свидетельствует о соответствии европейским стандартам. Такие метки могут встречаться как вместе, так и по отдельности, все зависит от страны-изготовителя. Для примера рассмотрим следующую маркировку: DOT M5H3 459Х 064. Первые буквы и цифры, следующие за аббревиатурой DOT, служат для обозначения фирмы-производителя и заводского кода. Третья, четвертая и пятая буквы, 59Х, обозначают код типоразмера, которым по выбору специфицируют шины их производители для указания их размера и некоторых характеристик. Последние три цифры указывают на дату изготовления: первые две относятся к неделе, а последняя к году производства. Так, 064 значит, что шина была изготовлена в шестую неделю 1994 года. Все шины должны соответствовать как международным, так и российским стандартам.

Индекс давления Уровень внутреннего давления в шине оказывает влияние на эксплуатационные характеристики Вашего автомобиля. Даже самые качественные шины не справятся со своей задачей, если будут работать при неправильно установленном давлении. Его точное значение зависит от типа автомобиля и, в определенной степени, от выбора водителя. Рекомендованное для данного типа автомобиля давление обычно указано в наклейке на торцевой части двери или стойки салона, или на внутренней поверхности перчаточного ящика и крышки топливного бака.

Таблица индексов скорости

Индекс максимально допустимой скорости — это допустимый предел скоростного режима, при котором допускается эксплуатация шины. Наносится на боковину покрышки в виде буквенного обозначения латинским шрифтом.

Примеры

Топологии локальных вычислительных сетей: типы и критерии выбора

Долгое время по такой топологии строили сети на основе использования коаксиального кабеля. Его проводили через все комнаты, в которых находились подключаемые компьютеры. Для вывода на каждое из устройств использовались Т-коннекторы. Один из их выходов был подключен к сетевой плате соответствующего компьютера.

Монтаж домашних локальных компьютерных сетей топологии «шина»

Согласно стандартам, монтаж сетей с топологией «шина» может выполняться в соответствии с одной из следующих технологий. Каждая из них имеет свои важные особенности.

Обратите внимание! В обоих случаях регламентировано обязательное использование коаксиального кабеля. Но для 10BASE-2 применяется тонкий вариант, а для 10BASE-5 — толстый кабель.

Монтаж локальных сетей топологии «шина» технологией 10BASE-2 Ethernet

Для одноранговой локальной сети с общей шиной используемые типы кабеля — RG-58 и PK-50. Этот вариант требует при монтаже меньших усилий по сравнению со вторым, но качество работы при этом ниже. Такой способ более выгоден для небольших домашних или офисных сетей. Они менее масштабны, но и стоят гораздо дешевле.

Здесь предусмотрены следующие ограничения:

Имеет главный кабель, который может быть разбит на несколько сегментов (не более пяти), соединенных репитерами. Длина каждого из них не может превышать 185 метров.
Общая длина главного кабеля, включающая в себя все сегменты, не должна превышать 925 метров.
К каждому из отрезков коаксиального кабеля допустимо не более 30 подключений.

Важно! Определено минимальное расстояние между проводами, подсоединяющими соседние компьютеры к шине. Оно составляет 0,5 метра.

Монтаж локальных сетей топологии «шина» технологией 10BASE-5 Ethernet

Этот вариант создания сети более дорогой, но у него имеется больше возможностей. Он допускает создание более масштабного соединения, отличается высокими надежностью и качеством работы.

У рассматриваемой технологии меньшие ограничения по сравнению с предыдущим вариантом.

Здесь должны быть соблюдены следующие правила:

Количество сегментов может быть не больше пяти.
Допустимая длина сегмента составляет 500 метров.
Общая длина кабеля может доходить до 2,5 километра.
Теперь возросло предельное количество устройств для подключения к каждому сегменту — теперь оно достигает ста устройств.
Ближайшие компьютеры не могут подключаться к основному кабелю на расстоянии, меньшем 2,5 метра.

Важно! Для обоих рассматриваемых технологий максимальная пропускная способность составляет 10 Мбит в секунду.

Еще одним достоинством варианта 10BASE-5 Ethernet является более высокая механическая прочность.

В чем недостатки?

Также есть и недостатки топологии «шина»:

Если возникает неполадка в каком-нибудь месте, моментально выходит из строя полностью вся сеть.
Достаточно сложно найти какие-либо неполадки в случае их возникновения.
Довольно низкая производительность по сравнению с остальными технологиями. Это обуславливается тем, что топология сети «шина» предусматривает одновременную передачу данных только с одного компьютера, а если же количество рабочих станций увеличивается, параллельно снижается производительность используемой сети.
Неважная масштабируемость. Чтобы добавить новые рабочие станции, нужно полностью заменить участки уже используемой «шины».

Именно данная технология использовалась для подключения компьютеров в локальную сеть при использовании коаксиального кабеля. В данном случае в роли «шины» использовались отрезки коаксиального кабеля, объединенные между сбой при помощи Т-коннекторов. «Шина» прокладывается полностью через все помещение, после чего подключается к каждому отдельному компьютеру, а боковой вывод коннектора вставляется в разъем, установленный на сетевой карте.

В связи с тем, что такое оборудование уже безнадежно устарело, а более широкое распространение получила топология сети «звезда», «шина» практически не используется, но ее по сегодняшний день можно встретить на различных предприятиях.

Рисунок 7 - Варианты связи компьютеров

От выбора топологии связей зависят многие характеристики сети. Например, наличие между узлами нескольких путей повышает надежность сети и делает возможной балансировку загрузки отдельных каналов. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой. Экономические соображения часто приводят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи.
Среди множества возможных конфигураций различают полносвязные и неполносвязные топологии:

Полносвязная топология (рисунок 8) соответствует сети, в которой каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, это вариант громоздкий и неэффективный.
Действительно, каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная физическая линия связи. (В некоторых случаях даже две, если невозможно использование этой линии для двусторонней передачи.) Полносвязные топологии в крупных сетях применяются редко, так как для связи N узлов требуется N(N-1)/2 физических линий связи, т.е. имеет место квадратическая зависимость. Чаще этот вид топологии используется в многомашинных комплексах или в сетях, объединяющих небольшое количество компьютеров.

Рисунок 8 - Полносвязная конфигурация

Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обмена данными между двумя компьютерами может потребоваться промежуточная передача данных через другие узлы сети.
Ячеистая топология получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей (рисунок 9). В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.

Рисунок 9 - Ячеистая топология

Рисунок 10 - Топология "кольцо"

Топология "звезда" (рисунок 11) образуется в том случае, когда каждый компьютер с помощью отдельного кабеля подключается к общему центральному устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети.
В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. В роли концентратора может выступать как компьютер, так и специализированное устройство, такое как многовходовый повторитель, коммутатор или маршрутизатор.
Главное преимущество этой топологии - существенно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.
К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора.

Рисунок 11 - Топология "звезда"

Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа "звезда" (рисунок 12). Получаемую в результате структуру называют также деревом. В настоящее время дерево является самым распространенным типом топологии связей, как в локальных, так и в глобальных сетях.
Особым частным случаем конфигурации звезда является конфигурация "общая шина" (рисунок 13). Здесь в роли центрального элемента выступает пассивный кабель, к которому по схеме "монтажного ИЛИ" подключается несколько компьютеров (такую же топологию имеют многие сети, использующие беспроводную связь — роль общей шины здесь играет общая радиосреда).

Рисунок 12 -Топология "иерархическая звезда" или "дерево"

Передаваемая информация распространяется по кабелю и доступна одновременно всем присоединенным к нему компьютерам. Передаваемая информация может распространяться в обе стороны.

Рисунок 13 - Топология "общая шина"

Основными преимуществами такой схемы являются низкая стоимость и простота наращивания, то есть присоединения новых узлов к сети.
Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети. Таким образом, основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям.
Самым серьезным недостатком "общей шины" является ее недостаточная надежность: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. К сожалению, дефект коаксиального разъема редкостью не является.
Другой недостаток "общей шины" — невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные по сети, поэтому пропускная способность канала связи всегда делится между всеми узлами сети. До недавнего времени "общая шина" являлась одной из самых популярных топологий для локальных сетей.
В настоящее время часто используются топологии, которые комбинируют компоновку сети по принципу шины, звезды и кольца.
«Звезда-шина» - это комбинация топологий "шина" и "звезда", что показано на рисунке 5. Чаще всего это выглядит так: несколько сетей с топологией "звезда" объединяются при помощи магистральной линейной шины.
В этом случае выход из строя одного компьютера не оказывает никакого влияния на сеть - остальные компьютеры по-прежнему взаимодействуют друг с другом. А выход из строя концентратора повлечет за собой остановку подключенных к нему компьютеров и концентраторов.

Рисунок 5 – Сеть с топологией «звезда-шина»

Звезда-кольцо (star-ring) кажется несколько похожей на «звезду-шину», что показано на рисунке 6. И в той, и в другой топологии компьютеры подключены к концентратору, который фактически и формирует кольцо или шину. Отличие в том, что концентраторы в звезде-шине соединены магистральной линейной шиной, а в звезде-кольце на основе главного концентратора они образуют звезду.

Рисунок 6 – Сеть с топологией «звезда-кольцо»

Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа «звезда». Получаемую в результате структуру называют также деревом. В настоящее время дерево является самым распространенным типом топологии связей, как в локальных, так и в глобальных сетях.
В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию — "звезда", "кольцо" или "общая шина", для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией (рисунок 14).

Рисунок 14 - Смешанная топология

Основные характеристики базовых топологий локальных вычислительных сетей находятся в таблице 1.

В математике топология это область геометрии для изучения фигур, которые непрерывно изменяясь сохраняют основное свойство. Раньше её называли «Теорией точечных множеств» или «Анализом положения». Компьютерщики заимствовали название и охарактеризовали им размещение компьютеров и периферийных устройств, и системы взаимодействия между ними.

p, blockquote 1,0,0,0,0 -->

p, blockquote 2,0,0,0,0 -->

Что понимается под топологией локальной сети

Программирование и построение компьютерных сетей выросли из математики и поэтому унаследовали математические расчеты и схематику построения устройств и связей. А самим термином топология сети охарактеризовали расположение и схему связей между устройствами. Устройствами выступают компьютеры, концентраторы, роутеры, серверы, принтеры и прочая вспомогательная электроника. Кроме расположения устройств, топология обуславливает компоновку кабелей, варианты размещения коммутирующего оборудования, систему обмена сигналами и прочие запросы потребителей компьютерных технологий.

p, blockquote 3,0,0,0,0 -->

Соединение в сети вызвано необходимостью объединения ресурсов компьютеров, экономией на периферийных устройствах, и как следствие решением комплексных задач. Исходя из конкретных предполагаемых задач и выстраивается топология компьютерной сети. Существуют семь основных видов соединений.

p, blockquote 4,0,0,0,0 -->

Виды и примеры топологий компьютерных сетей

Первоначально использовали три базовых вида топологий это шина, кольцо и звезда. С развитием технологий прибавились ещё четыре – полносвязная, ячеистая, дерево и смешанная.

p, blockquote 5,0,0,0,0 -->

Топология шина

Пожалуй наиболее простая и старая топология локальных сетей. Простота обусловлена наличием всего одной магистрали (кабеля) к которой соединены все устройства. Сигналы передаваемые одним, могут получать все. При этом отдельный компьютер отфильтровывает и принимает необходимую только ему информацию.

p, blockquote 6,0,0,0,0 -->

p, blockquote 7,0,0,0,0 -->

Достоинства такой схемы:

простое моделирование;
дешевизна конструкции, при условии, что все устройства располагаются недалеко друг от друга;
поломка одного или даже нескольких устройств не влияет на работоспособность остальных элементов сети.

неполадки на любом участке, а это обрыв шины или поломка сетевого коннектора нарушают работы всей системы;
сложность ремонтных работ, прежде всего определения места неисправности;
очень низкая производительность – в каждый момент только одно устройство передаёт данные остальным, увеличение числа приборов ведёт к существенному снижению производительности;
сложность расширения сети, для этого приходится полностью заменять участки кабеля.

Именно из-за этих недостатков такие сети морально устарели, не обеспечивают современных требований обмена данными и фактически не применяются. По такой топологии создавались первые локальные сети. Роль шины в таких схемах выполнял коаксиальный кабель. Его прокладывали ко всем компьютерам и возле каждого соединяли т-образным штекером (тройником).

p, blockquote 10,0,0,0,0 -->

Топология кольцо

В «кольце» устройства подключены последовательно по кругу и по эстафете передают информацию. Четко выделенного центра нет и все приборы практически равнозначны. Если сигнал не предназначен компьютеру, он его транслирует следующему и так до конечного потребителя.

p, blockquote 11,0,0,0,0 -->

p, blockquote 12,0,0,0,0 -->

Достоинства соединения кольцом:

простота компоновки;
возможность построения длинных сетей;
не возникает необходимости в дополнительных устройствах;
устойчивая работа с хорошей скоростью даже при интенсивной передаче данных.

Но кольцевое соединение имеет и ряд недостатков:

каждый компьютер должен быть в рабочем состоянии и участвовать в трансляции, при обрыве кабеля или поломки одного устройства – сеть не работает;
на время подсоединения нового прибора схема полностью размыкается, поэтому требуется полное отключение сети;
сложное моделирование и настройка соединений;
сложный поиск неисправностей и их устранение.

Основное применение кольца получили при создании соединений для удаленных друг от друга компьютеров, установленных в противоположных концах и на разных этажах зданий. Работают такие сети по специально разработанному стандарту Token Ring (802.5). Для надёжности и повышения объёмов обмена информацией монтируют вторую линию. Она используется либо как аварийная, либо по ней передаются данные в противоположном направлении.

p, blockquote 15,0,0,0,0 -->

Топология звезда

Самая распространённая и технологичная система создания сетей. Командует всем сервер, контроллер или коммутатор. Все компьютеры как лучи подсоединены к нему. Общение между ними происходит только через центральное устройство. Топология сети в которой все компьютеры присоединены к центральному узлу стала основой для построения современных офисных локальных сетей.

p, blockquote 16,0,0,0,0 -->

p, blockquote 17,0,0,0,0 -->

В качестве узла используются активные или пассивные коммутаторы. Пассивный, это просто коробка соединения проводов не требующая питания. Активный коммутатор соединяет схему проводной или беспроводной технологией и требует подключения к питанию. Он может усиливать и распределять сигналы. Топология сети звезда обрела популярность благодаря множеству достоинств:

высокая скорость и большой объём обмена данными;
повреждение передающего кабеля или поломка одного элемента (кроме центрального) не снижает работоспособность сети;
широкие возможности для расширения, достаточно смонтировать новый кабель или настроить доступ на коммутаторе;
простая диагностика и ремонт;
легкий монтаж и сопровождение.

Как и большинство сетей, соединение звезда имеет ряд недостатков, все они связаны с необходимостью использования центрального коммутатора:

дополнительные затраты;
он же — слабое звено, поломка приводит к неработоспособности всего оборудования;
число подключаемых устройств и объём передаваемой информации зависит от его характеристик.

Несмотря на недостатки звезда широко используется при создании сетей на больших и маленьких предприятиях. А соединяя между собой коммутаторы получают комбинированные топологии.

p, blockquote 20,0,0,0,0 -->

Полносвязная или сеточная топология

В полносвязной системе все устройства соединены между собой отдельным кабелями, образующими сетку. Это очень надёжная схема коммуникации. Но целесообразна только при малом количестве соединяемых приборов, работающих с максимальной загрузкой. С ростом количества оборудования резко возрастает число прокладываемых коммуникаций. Поэтому широкого распространения не получила, в отличие от своей производной – частичной сетки.

p, blockquote 21,0,0,0,0 -->

p, blockquote 22,0,0,0,0 -->

Ячеистая топология

Частичная сетка или ячеистая топология напрямую связывает только обменивающиеся самыми большими объёмами данных и самые активные компьютеры. Остальные общаются посредством узловых коммутаторов. Сетка соединяющая ячейки, выбирает маршруты для доставки данных, обходя загруженные и разорванные участки.

p, blockquote 23,0,0,0,0 -->

p, blockquote 24,0,0,0,0 -->

Преимущества частичной сети:

надежность, при отказе отдельных каналов коммутации будет найден альтернативный путь передачи данных;
высокое быстродействие, так как основной поток данных передается по прямым линиям.

Недостатки ячеистой технологии:

стоимость монтажа и поддержания достаточно высока, т.к. несмотря на частичность сетки всё равно требуется большое количество коммутационных линий;
трудность построения и коммутирования сети при большом количестве соединяемых устройств.

Из-за дороговизны и сложности построения применяется в основном для построения глобальных сетей.

p, blockquote 27,0,0,0,0 -->

Топология дерево

Эта топология является комбинацией нескольких звёзд. Архитектура построения предусматривает прямое соединение пассивных или активных коммутаторов.

p, blockquote 28,0,0,1,0 -->

p, blockquote 29,0,0,0,0 -->

Такой тип топологии чаще всего используют при монтаже локальных сетей с небольшим количеством приборов, в основном при создании корпоративных коммутаторов. Совмещает довольно низкую стоимость и очень хорошее быстродействие. Особенно при комбинировании различных линий передач — сочетании медных и волоконных кабельных систем, и применении управляемых коммутаторов.

p, blockquote 30,0,0,0,0 -->

Смешанная топология

Чистое применение какой-то одной топологии редкое явление. Очень часто с целью экономии на коммутационных линиях применяют смешанные схемы. Самыми распространенными из которых являются:

В первом случае компьютеры объединены в звёзды посредством коммутаторов, а они уже закольцованы. По сути все без исключения компьютеры заключены в круг. Такое соединение умножает достоинства обеих сетей, так как коммутаторы собирают в одну точку все подключенные устройства. Они могут просто передавать или усиливать сигнал. Если рассмотреть систему технологии распространения данных, то такая топология подобна обычному кольцу.

p, blockquote 32,0,0,0,0 -->

p, blockquote 33,0,0,0,0 -->

Смешанные соединяют в себе все плюсы и минусы составляющих их видов топологий локальных сетей.

p, blockquote 34,0,0,0,0 -->

Программы для создания топологий сети

Для создания и корректировки написано много программ. Среди самых распространённых и наиболее удобных выделяются следующие:

Microsoft Visio
eDraw Max
Схема Сети
Векторный 2D-редактор CADE для Windows
Diagram Designer
Concept Draw Pro
Dia
Cisco Packet Tracer LanFlow
NetProbe
Network Notepad

Некоторые бесплатные, а за многие придётся заплатить. Но даже у большинства платных есть пробный период, за который можно понять подойдёт она или нет.

p, blockquote 36,0,0,0,0 -->

p, blockquote 37,0,0,0,0 --> p, blockquote 38,0,0,0,1 -->

Топология является самым важным фактором быстродействия и надёжности коммуникаций. При этом всегда можно комбинировать основными схемами топологий для того, чтобы добиться наилучшего результата. Важно знать и помнить, как преимущества и недостатки каждого соединения влияют на проектируемую или эксплуатируемую топологическую сеть. Поэтому схему нужно заранее тщательно планировать.

Читайте также: