Какой тип логической топологии используется при использовании концентратора ethernet

Обновлено: 04.07.2024

Local Area Network (LAN) - компьютерная сеть, сосредоточенная на относительно небольшой территории, ограниченной радиусом обычно в несколько километров (например: дом, школа, лаборатория, офис). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации.
Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры).

Основные характеристики LAN:

высокая скорость передачи данных
большая пропускная способность
низкий уровень ошибок передачи
использование качественных и хорошо защищенных линий связи (с ростом числа компьютеров стоимость может значительно увеличиться, поэтому LAN обычно содержат до нескольких десятков узлов)
эффективный механизм управления обменом по сети
заранее ограниченное количество компьютеров

WAN, в отличие от LAN, рассчитаны на неограниченное число абонентов, соответственно при конфигурации сети могут быть использованы не слишком качественные каналы связи, отсюда повышение числа ошибок и снижение пропускной способности. В WAN скорость передачи данных может быть значительно ниже, а механизм управления обменом не может быть достаточно эффективным, так как заранее не известно количество подключенных компьютеров. В целом, в WAN гораздо важнее не качество связи, а сам факт ее существования.

Топология сети описывает конфигурацию компонентов сети и их связи. Топологическая структура сети делится на две основные категории: физическую и логическую.

Физическая топология описывает: схему прокладки кабеля, расположение узлов и взаимосвязи между ними. Физическая топология сети определяется возможностями устройств доступа, желаемым уровнем контроля и толерантности к ошибками, а так же стоимостью всех необходимых материалов. а логическая - движение сигнала между узлами в рамках заданной физической топологии.

Логическая топология, напротив, описывает поведение сигнала в сети или путь, которым движутся данные в сети от одного устройства к другому, независимо от их физической взаимосвязи. В многих случаях логическая топология не совпадает с физической, в том числе и потому, что она может динамически изменяться в соответствии с изменениями в конфигурации маршрутизаторов и коммутаторов.

В частности, каждый узел LAN имеет как минимум одну физическую связь с другими компонентами сети. Изображение этих связей в виде графа используется для описания физической топологии. С другой стороны, фиксируя движение сигнала между компонентами, определяют логическую топологию данной сети.

Полносвязной называется сеть, где каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Такая конфигурация очень громоздка и неэффективна, так как каждый компьютер должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи со всеми остальными. Но плюсом такой сети является устойчивость к поломке отдельных компонентов: сеть не перестанет функционировать из-за неисправности одного компьютера.

Существует несколько различных неполносвязных топологий. При конфигурации LAN в основном используются следующие: шина (bus), звезда/хаб (star/hub), кольцо (ring). В неполносвязных топологиях передача данных может осуществляться не напрямую между компьютерами, а через дополнительные узлы.

В данной топологии все рабочие стации подсоединены к общему кабелю (называемому магистраль или шина). Данные, сгенерированные на одном из компьютеров, отправляются через шину во все остальные. Чтобы сигнал не отражался обратно, на концах шины должны стоять специальные терминаторы, поглощающие сигнал.
Преимущества:

низкий расход кабеля
устойчивость сети к неисправностям отдельных узлов
простота настройки и конфигурации

неустойчивость сети к неисправности кабеля
ограничение длины кабеля и количества рабочих станций, связанное с затуханием сигнала
низкая производительность, обусловленная разделением канала между всеми абонентами
большое количество коллизий пакетов

На текущий момент данная топология применяется крайне редко.

В сети, построенной согласно топологии "звезда", каждая рабочая станция соединена одним или двумя кабелями с центральным элементом, тип которого зависит от типа данной звезды. В топологии активная звезда центральным элементом является компьютер, по мощности значительно превыщающий периферийные. В топологии пассивная звезда в центре находится концентратор или хаб. Концентратор обеспечивает параллельное соединение компьютеров и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом. Пассивная звезда распространена гораздо шире, чем активная.
Данные от передающей станции отправляются через центральную всем остальным компьютерам, но принимаются они только теми станциями, которым они предназначались.
Одним из способов расширения данной сети является замена периферийного компьютера на центральный, к которому в последствие могут быть подключены новые периферийные.

Преимущества:

простота подключения нового узла
возможность централизованного управления
устойчивость сети к неисправностям отдельных узлов и кабелей, так как каждый кабель соединяет только узел с хабом

неустойчивость сети к неисправности хаба
высокий расход кабеля
ограничение числа узлов, связанное с пропускной способностью хаба

Данная топология - одна из самых используемых в домашних и офисных сетях. Применяется в LAN с архитектурой 10Base-T Ethernet.
Так как данные передаются от каждого компьютера к каждому, физическая топология "звезда" соответствует логической топологии "шина".

В данной топологии компьютеры соединены кабелем в единое кольцо: выход одного компьютера связан с входом следующего. В отличие от топологии "шина" здесь нет необходимости в терминаторах, так как сигнал идет всегда в одну сторону по кругу. Данные, отправленные одной станцией, пройдут через все другие, но будут приняты только той станцией, которой они предназначались. При этом каждый промежуточный компьютер на этом пути будет выступать усилителем сигнала.
Метод, используемый для передачи данных в кольце, называется передачей токена. Токен - специальная последовательность бит, содержащая контрольную информацию. Станция, обладающая в данный момент токеном, может посылать данные.
Преимущества:

простота подключения нового узла (за исключением того, что необходимо останавливать всю сеть на время подключения)
низкий расход кабеля
простота настройки и конфигурации
утойчивость к перегрузкам и большим потокам информации
малое количество коллизий

неустойчивость сети к неисправности кабеля и неисправности рабочих станций

Данная топология редко используется в чистом виде из-за своей ненадежности, на практике применяются ее различные модификации. Например, станции соединяются двумя параллельными линиями связи, передающими информацию в противоположных направлениях. Так увеличивается скорость передачи и устойчивость сети.

Смешанной называется топология, преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произовльно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию.

Данная топология также называется "дерево".
Как следует из названия, сеть, построенная по данной топологии, состоит из нескольких подсетей с топологией "звезда", соединенных единой шиной.
Преимущества:

простота расширения
простота поиска обрывов и неисправностей
устойчивость к неисправностям отдельных компьютеров

Логическая топология данной сети - классическая шина.

Концентратор, как следую из его названия, является центральной частью сети. Схема простейшей сети с концентраторами показана на рисунке 3. Такая архитектура обладает двумя преимуществами по сравнению с локальной сетью шинной топологии. Во-первых, концентратор усиливает сигналы, что позволяет компьютерам располагаться на большем расстоянии по сравнению с шинной топологией. Во-вторых, концентратор также может быть соединен с одним или несколькими другими концентраторами, увеличивая, таким образом, количество устройств, которые можно подключить к локальной сети. Использование нескольких концентраторов еще больше увеличивает расстояние, охватываемое локальной сетью.

Не все концентраторы обладают функциями повторителей. Некоторые концентраторы являются не усиливающими узловыми сумматорами (non-repeating station aggregators). Они используются только для развертывания топологии типа "звезда" и для подключения к другим концентраторам. Это позволяет работать в сети большему количеству пользователей, но не обеспечивает восстановление сигналов, необходимое для увеличения линейных размеров локальной сети.

Концентраторы (или повторители) с успехом используются в шинных архитектурах локальных сетей для создания новой топологии "звезда-магистраль" (star bus).

Рис. 3. Локальная сеть с концентратором

Топологии локальных сетей

Топологии локальных сетей можно описывать как с физической, так и с логической точки зрения. Физическая топология описывает геометрическое расположение компонентов локальной сети. Топология - это не карта сети. Это теоретическая конструкция, которая графически передает форму и структуру локальной сети.

Логическая топология описывает возможные соединения между парами конечных точек сети, которые в состоянии взаимодействовать. Эта информация оказывается полезной при описании наборов конечных точек, которые могут взаимодействовать друг с другом, и при определении наличия прямых физических соединений между парами конечных точек. В этой главе внимание сосредоточено исключительно на физических топологиях.

До недавнего времени существовало три основные топологии: шинная (bus), кольцевая (ring) и звездообразная (star). Каждая основная топология зависит от выбранной физической технологии локальной сети. Например, в сетях Token Ring по определению используются кольцевые топологии. Однако устройства MSAU (концентраторы Token Ring или модули многостанционного доступа - Multiple-Station Access Unit) стирают различие между кольцевой и звездообразной топологией для сетей Token Ring. В результате появляется звездно-кольцевая (star ring) топология. Точно так же появление устройств коммутации в локальных сетях опять изменяет представление о топологиях. Коммутируемые локальные сети независимо от типа кадра и метода доступа похожи но топологии. Кольцо, существующее на электронном уровне в Token Ring, при использовании модулей MSAU оказывается больше не связанным со всеми устройствами, подключенными к концентратору. Вместо этого каждое устройство организует свое собственное мини-кольцо, в котором участвуют только два устройства: устройство станции и порт коммутатора. Следовательно, коммутируемую топологию теперь можно добавить в качестве четвертой к привычной тройке основных топологий локальных сетей.

Коммутаторы реализуют звездообразную топологию независимо от того, для какого протокола канального уровня они спроектированы. Поскольку слово "коммутатор" легко воспринимается благодаря непрекращающимся маркетинговым кампаниям изготовителей коммутаторов, понятие "коммутатора" стало более содержательным, чем "топология звезда-магистраль" (star bus) или "топология звезда-кольцо" (star ring). Следовательно, коммутацию можно считачь самостоятельной топологией. Однако на случай каких-либо экзаменов, которые вам, возможно, придется сдавать в недалеком будущем, имеет смысл запомнить термины "звезда-магистраль" и "звезда-кольцо".

Коммутация разбила историческое объединение топологий и технологий локальных сетей - практически во всех топологиях может использоваться коммутирующее оборудование. Это оказывает существенное влияние на доступ к сети и, следовательно, на общую производительность сети.

Хотя коммутаторы используются в локальных сетях любого типа, включая Ethernet, Token Ring, FDDI и т.д., они не могут служить промежуточными мостами. Это значит, что они не способны коммутировать кадры между различными архитектурами локальных сетей.

Существует множество способов соединения сетевых устройств. Выделяют следующие топологии:

полносвязная
ячеистая
общая шина
звезда
кольцо
снежинка

Рассмотрим каждую из них по подробнее.

1) Полносвязная топология — топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту. Для каждой пары должна быть выделена независимая линия, каждый компьютер должен иметь столько коммуникационных портов сколько компьютеров в сети. По этим причинам сеть

может иметь только сравнительно небольшие конечные размеры. Чаще всего эта топология используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при малом количестве рабочих станций.

Технология доступа в сетях этой топологии реализуется методом передачи маркера. Маркер – это пакет, снабженный специальной последовательностью бит (его можно сравнить с конвертом для письма). Он последовательно предается по кольцу от компьютера к компьютеру в одном направлении. Каждый узел ретранслирует передаваемый маркер. Компьютер может передать свои данные, если он получил пустой маркер. Маркер с пакетом передается, пока не обнаружится компьютер, которому предназначен пакет. В этом компьютере данные принимаются, но маркер движется дальше и возвращается к отправителю.
После того, как отправивший пакет компьютер убедится, что пакет доставлен адресату, маркер освобождается.

Недостаток: г ромоздкий и неэффективный вариант , т . к . каждый компьютер должен иметь большое кол - во коммуникационных портов .

2) Ячеистая топология - базовая полносвязная топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция сети соединяется с несколькими другими рабочими станциями этой же сети. Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и переизбыточным расходом кабеля. Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с другими компьютерами. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя компьютерами.

Получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей. Эта топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для крупных сетей.

3) Общая шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Сравнение с другими топологиями.

Небольшое время установки сети;
Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств);
Простота настройки;
Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети.

Неполадки в сети, такие как обрыв кабеля и выход из строя терминатора, полностью блокируют работу всей сети;
Сложная локализация неисправностей;
С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.

Шинная топология представляет собой топологию, в которой все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных. Такую линейную среду часто называют каналом, шиной или трассой. Каждое устройство, например, рабочая станция или сервер, независимо подключается к общему шинному кабелю с помощью специального разъема. Шинный кабель должен иметь на конце согласующий резистор, или терминатор, который поглощает электрический сигнал, не давая ему отражаться и двигаться в обратном направлении по шине. 4) З везда - базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, «дерево»). Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом возлагается очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе невозможны, потому что управление полностью централизовано.

Метод доступа реализуется с помощью технологии Arcnet. Этот метод доступа также использует маркер для передачи данных . Маркер передается от компьютера к компьютеру в порядке возрастания адреса . Как и в кольцевой топологии , каждый компьютер регенерирует маркер .

Сравнение с другими топологиями.

выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
хорошая масштабируемость сети;
лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
гибкие возможности администрирования.

выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;
для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

5) К ольцо - это топология , в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды , работает только один передатчик и один приемник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов .

Работа в сети кольца заключается в том, что каждый компьютер ретранслирует (возобновляет) сигнал, то есть выступает в роли повторителя, потому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Четко выделенного центра в этом случае нет, все компьютеры могут быть одинаковыми. Однако достаточно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Понятно, что наличие такого управляющего абонента снижает надежность сети, потому что выход его из строя сразу же парализует весь обмен.

Компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Одни из них обязательно получают информацию от компьютера, который ведет передачу в этот момент, раньше, а другие — позже. Именно на этой особенности топологии и строятся методы управления обменом по сети, специально рассчитанные на «кольцо». В этих методах право на следующую передачу (или, как еще говорят, на захват сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру.

Подключение новых абонентов в «кольцо» обычно совсем безболезненно, хотя и требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения. Как и в случае топологии «шина», максимальное количество абонентов в кольце может быть достаточно большое (1000 и больше). Кольцевая топология обычно является самой стойкой к перегрузкам, она обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками переданной по сети информации, потому что в ней, как правило, нет конфликтов (в отличие от шины), а также отсутствует центральный абонент (в отличие от звезды).

В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2—10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.

Последующий алгоритм работы таков — пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.

Сравнение с другими топологиями.

Простота установки;
Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;
Сложность конфигурирования и настройки;
Сложность поиска неисправностей.
Необходимость иметь две сетевые платы, на каждой рабочей станции.

6) Снежинка ( Иерархическая Звезда или древовидная топология) - топология типа звезды , но используется несколько концентратов , иерархически соединенных между собой связями типа звезда . Топология "снежинка" требует меньшей длины кабеля, чем "звезда", но больше элементов.

Самый распространенный способ связей как в локальных сетях , так и в глобальных .

Топология определяет структуру сети о том, как все компоненты взаимосвязаны друг с другом. Существует два типа топологии - физическая и логическая топология.

Физическая топология - это геометрическое представление всех узлов в сети.

Топология шины

Топология шины спроектирована таким образом, что все станции подключены через один кабель, известный как магистральный кабель.

Каждый узел либо подключается к магистральному кабелю с помощью отводного кабеля, либо напрямую подключается к магистральному кабелю.

Топология шины в основном используется в сетях стандарта 802.3 (ethernet) и 802.4.

Конфигурация шинной топологии довольно проста по сравнению с другими топологиями.

Наиболее распространенным методом доступа в топологиях шины является CSMA (множественный доступ с контролем несущей).

CSMA CD ( Обнаружение столкновения ) - это метод доступа, используемый для обнаружения столкновения. Как только столкновение обнаружено, отправитель прекратит передачу данных. Поэтому работает на « восстановление после столкновения ».

CSMA CA (предотвращение столкновений) - это метод доступа, используемый для предотвращения коллизий путем проверки, занята среда передачи или нет. Если он занят, то отправитель ожидает, пока носитель не станет свободным. Эта техника эффективно снижает вероятность столкновения. Не работает "восстановление после столкновения".

Преимущества топологии шины

В топологии шины узлы напрямую подключаются к кабелю без прохождения через Хаб. Поэтому первоначальная стоимость установки невысока.

Умеренные скорости передачи данных

Коаксиальные кабели или кабели витой пары в основном используются в шинных сетях, поддерживающих скорость до 100 Мбит / с.

Топология шины - это привычная технология, поскольку методы установки и устранения неполадок хорошо известны, а компоненты оборудования легко доступны.

Сбой в одном узле не повлияет на другие узлы.

Недостатки шинной топологии

Топология шины довольно проста, но все же требует большого количества кабелей.

Сложное устранение неполадок

Требуется специальное испытательное оборудование для определения неисправностей кабеля. Если в кабеле возникнет какая-либо неисправность, это нарушит связь для всех узлов.

Изменение конфигурации затруднено

Добавление новых устройств в сеть замедлит работу сети.

Затухание - это потеря сигнала, что приводит к проблемам со связью. Повторители используются для регенерации сигнала.

Кольцевая топология

Кольцевая топология похожа на шинную топологию, но со связанными концами.

Данные передаются в одном направлении, т.е. однонаправлено.

Данные передаются в одном цикле, который непрерывно известен как бесконечный цикл.

Он не имеет завершенных концов, т. Е. Каждый узел связан с другим узлом и не имеет конечной точки.

Данные в кольцевой топологии передаются по часовой стрелке.

Наиболее распространенным методом доступа кольцевой топологии является передача токена .

Передача токена - это метод доступа к сети, при котором токен передается от одного узла к другому.

Маркер - это кадр, который циркулирует по сети.

Работа прохождения токена

Токен перемещается по сети и передается с компьютера на компьютер, пока не достигнет места назначения.

Отправитель изменяет токен, добавляя адрес вместе с данными.

Данные передаются с одного устройства на другое, пока адрес назначения не совпадет. Как только токен получен устройством-получателем, он отправляет подтверждение отправителю.

В кольцевой топологии токен используется в качестве носителя.

Преимущества кольцевой топологии

Неисправные устройства могут быть удалены из сети без отключения сети.

Доступно множество аппаратных и программных средств для работы и мониторинга сети.

Витая пара недорогая и легко доступна. Поэтому стоимость установки очень низкая.

Это более надежная сеть, поскольку система связи не зависит от одного хост-компьютера.

Недостатки кольцевой топологии

Сложное устранение неполадок

Выход из строя на одной станции ведет к выходу из строя всей сети.

Изменение конфигурации затруднено

Добавление новых устройств в сеть замедлит работу сети.

Задержка связи прямо пропорциональна количеству узлов. Добавление новых устройств увеличивает задержку связи.

Топология звезды

Топология «звезда» - это схема сети, в которой каждый узел подключен к центральному концентратору, коммутатору или центральному компьютеру.

Центральный компьютер называется сервером , а периферийные устройства, подключенные к серверу, называются клиентами .

Коаксиальный кабель или кабели RJ-45 используются для подключения компьютеров.

Концентраторы или коммутаторы в основном используются в качестве соединительных устройств в топологии физической звезды .

Топология «звезда» - самая популярная топология в реализации сети.

Преимущества топологии Star

Эффективное устранение неполадок.

Устранение неполадок довольно эффективно в топологии «звезда» по сравнению с топологией шины. В топологии шины менеджер должен проверять километры кабеля. В топологии «звезда» все станции подключены к централизованной сети. Поэтому администратор сети должен обратиться к единственной станции, чтобы устранить проблему.

Сложные функции управления сетью могут быть легко реализованы в топологии «звезда». Любые изменения, сделанные в топологии «звезда», автоматически учитываются.

Поскольку каждая станция подключена к центральному концентратору с помощью собственного кабеля, следовательно, отказ в одном кабеле не повлияет на всю сеть.

Топология Star - это знакомая технология, поскольку ее инструменты экономически эффективны.

Он легко расширяется, так как новые станции могут быть добавлены к открытым портам на концентраторе.

Сети с топологией Star экономичны, так как используют недорогой коаксиальный кабель.

Высокая скорость передачи данных

Он поддерживает пропускную способность около 10 гигабит/ с. Ethernet 100BaseT - одна из самых популярных топологических сетей Star.

Недостатки топологии Star

Центральная точка отказа

Если центральный концентратор или коммутатор выходит из строя , то все подключенные узлы не смогут обмениваться данными друг с другом.

Иногда прокладка кабеля затруднена, когда требуется значительный объем прокладки.

При создании систем и сетей передачи информации сетевые элементы объединяются на основе различных топологий. Выбор топологии зависит от типа сети:

с коммутацией каналов или пакетов;
транспортные или сети доступа;
локальные или глобальные.

В различных типах сетей используются различные топологии и различные методы обеспечения надежности. Однако некоторые топологии используются практически во всех типах сетей. Далее рассмотрены широко распространенные топологии локальных сетей .

В инфокоммуникационных сетях различают физическую и логическую топологии сети. Физическая топология представляет собой наиболее общую структуру сети и отображает схему соединения сетевых элементов и узлов кабелями связи. Логическая топология показывает, как по сети передаются определенные единицы информации, и определяет метод доступа к сетевой среде передачи данных. В данном разделе рассматривается, главным образом, физическая топология локальных сетей.

В локальных сетях наибольшее распространение получили следующие физические топологии ( рис. 4.16): шина , кольцо, звезда , расширенная звезда , древовидная (иерархическая) топология , а также полносвязная топология , где все узлы связаны между собой индивидуальными линиями связи.

Разделяемая (shared) линия или среда передачи данных, когда пользователи делят ресурсы линии связи между собой, снижает стоимость сети. Но в каждый момент времени линией может пользоваться только одна пара абонентов, из-за чего могут возникнуть очереди, а также коллизии.

Топология шина ( рис. 4.16а) характеризуется тем, что передачу данных в данный момент времени может вести только один узел. Ожидание своей очереди на передачу данных является недостатком топологии. Если два узла одновременно начали передачу данных, то в сети возникает коллизия . При выходе какого-то узла из строя вся остальная сеть будет функционировать без изменений. Другими достоинствами топологии являются экономное расходование кабеля, простота, надежность и легкость расширения сети. Топология шина характерна для технологий ранних версий локальных сетей Ethernet , когда использовали коаксиальный кабель .

При использовании топологии кольцо ( рис. 4.16б) сигналы передаются в одном направлении от узла к узлу. При выходе из стоя любого узла, прекращается функционирование всей сети, если не предусмотрен обход вышедшего из строя узла. Подобная физическая топология использовалась, например, в технологиях локальных сетей Token Ring , где для исключения коллизий реализован детерминированный доступ к разделяемой среде (кольцу). Передавать данные может только тот узел, который захватывает и удерживает специальный маркер, который циркулирует по кольцу. В настоящее время кольцевая топология широко используется в магистральных транспортных сетях.

Топология звезда ( рис. 4.16в) требует применения центрального устройства, к которому подключены все узлы. Выход из стоя одного узла не влияет на работоспособность остальной сети. Сеть легко модифицируется путем подключения новых узлов, в ней легко организовать управление и обеспечить безопасность . Из недостатков можно отметить уязвимость центра и увеличенный расход кабеля по сравнению с топологией шина .

Топология расширенная звезда ( рис. 4.16г) используется в современных крупных локальных сетях и сетях доступа, где широко распространены технологии GigabitEthernet. В качестве центрального устройства обычно устанавливается коммутатор . Разновидностью топологии расширенная звезда является древовидная или иерархическая ( рис. 4.16д) топология , где функциональные возможности коммутаторов определяются уровнем иерархии.

Для повышения надежности и отказоустойчивости сетей их строят по полносвязной топологии ( рис. 4.16е), где все узлы соединены между собой. Подобная топология характеризуется избыточностью, повышенным расходом кабеля, но все узлы постоянно связаны между собой, имеются запасные пути передачи данных.

На практике широко используется комбинация топологий. Например, ядро сети ( рис. 4.17) содержит сетевые коммутаторы (СК1,…СК5), объединенные для повышения надежности и отказоустойчивости по полносвязной топологии. В целом топология сети представляет собой расширенную звезду или радиально-узловой способ построения сети, когда конечные узлы (У) подключены к концентраторам К, которые в свою очередь , соединены с сетевыми коммутаторами СК ядра сети. Конечные узлы (У) сети вместе с концентраторами (К) образуют локальные сети .

Рис. 4.17. Сеть передачи информации с комбинированной топологией

Совокупность локальных сетей образует глобальную (составную, распределенную) сеть (Wide Area Network - WAN ). Объединение нескольких локальных сетей в глобальную сеть (Wide Area Network - WAN ) происходит с помощью устройств и протоколов сетевого Уровня 3 семиуровневой эталонной модели OSI или уровня межсетевого взаимодействия четырехуровневой модели TCP/IP . Если LAN объединяют рабочие станции, периферию, терминалы и другое сетевое оборудование в одной аудитории или в одном здании, то WAN обеспечивают соединение LAN на широком географическом пространстве.

Логическая топология сети определяет, как узлы общаются через среду, т.е. как обеспечивается управление доступом к среде. Наиболее известные логические топологии: " точка-точка " ( point-to-point ), множественного доступа (multi access), широковещательная ( broadcast ) и маркерная ( token passing ).

Логическая топология " точка-точка " обеспечивает передачу данных от одного узла до другого, независимо от промежуточных устройств между ними. Протокол управления передачей данных при такой топологии может быть очень простым, поскольку другие адресаты отсутствуют.

Логическая топология множественного доступа характерна для Ethernet -сетей, реализованных на многопортовых повторителях ( hub ). Доступ к разделяемой общей шине имеют все узлы, но в каждый момент времени передавать данные может только один узел. При этом остальные узлы могут только "слушать".

Использование широковещательной топологии определяет, что узел посылает свои данные всем другим узлам сетевой среды.

Маркерная логическая топология , также как топология множественного доступа реализует разделение общей среды. Однако, если в топологии multi-access Ethernet -сетей доступ к среде случайный (не детерминированный), то в маркерной топологии доступ к среде детерминированный. Электронный маркер ( token ) последовательно передается каждому узлу по кольцу. Узел, получивший маркер, может передавать данные в сеть . Если в узле нет данных для передачи, то он передает маркер следующему узлу и процесс повторяется. Топологию token passing используют сети: Token Ring и Fiber Distributed Data Interface ( FDDI ).

Широко известная сетевая технология Ethernet может использовать концентраторы (hub) и кабель " витая пара " ( рис. 4.18). Физическая топология на рис. 4.18 представляет собой звезду, поскольку все компьютеры подключены к центральному устройству - концентратору ( hub ). Логическая же топология - шина, поскольку внутри концентратора все компьютеры подсоединены к общей магистрали. Поэтому выяснить, о какой топологии идет речь можно только из контекста.

Читайте также: