Гибридная топологии локальных сетей

Туториал по компьютерным сетям. Часть 4

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.

Когда узел хочет отправить сообщение по сети, он помещает сообщение по сети. Все станции, доступные в сети, получат сообщение независимо от того, адресовано оно им или нет.

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

Конфигурация шинной топологии довольно проста по сравнению с другими топологиями.

Магистральный кабель считается «одной полосой», по которой сообщение передается на все станции.

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

CSMA: это управление доступом к среде, используемое для управления потоком данных, чтобы сохранить целостность данных, то есть пакеты не теряются. Существует два альтернативных способа решения проблем, возникающих, когда два узла отправляют сообщения одновременно.

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.

Если два узла отправляют сообщения одновременно, то сигналы обоих узлов сталкиваются друг с другом.

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.

Узел, который получает сообщение от предыдущего компьютера, будет повторно передан следующему узлу.

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

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

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

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.

Источник

2.3. Топология локальных сетей

Под топологией (конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, возможные и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети.

Существует три основных топологии сети:

шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи и информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам;

звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи;

кольцо (ring), при которой каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута в «кольцо».

На практике нередко используют и комбинации базовых топологий, но большинство сетей ориентированы именно на эти три. Рассмотрим теперь кратко особенности перечисленных сетевых топологий.

2.3.1. Топология «шина»

В топологии «шина» по своей структуре предполагается идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать только по очереди, так как линия связи единственная. В противном случае передаваемая информация будет искажаться в результате наложения сигналов (конфликта, коллизии). Таким образом, в шине реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно).

В топологии «шина» отсутствует центральный абонент, через которого передается вся информация, что увеличивает ее надежность (ведь при отказе любого центра перестает функционировать вся управляемая этим центром система). Добавление новых абонентов в шину довольно просто и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании шины требуется минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другими топологиями.

Так как разрешение возможных конфликтов в данном случае ложится на сетевое оборудование каждого отдельного абонента, аппаратура сетевого адаптера при топологии «шина» получается сложнее, чем при других топологиях. Однако из-за широкого распространения сетей с топологией «шина» (Ethernet, Arcnet) стоимость сетевого оборудования получается не слишком высокой.

Шине не страшны отказы отдельных компьютеров, так как все остальные компьютеры сети могут нормально продолжать обмен. Может показаться, что шине не страшен и обрыв кабеля, поскольку в этом случае мы получим две вполне работоспособные шины. Однако из-за особенностей распространения электрических сигналов по длинным линиям связи необходимо предусматривать включение на концах шины специальных согласующих устройств — терминаторов. Без включения терминаторов сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной. Так что при разрыве или повреждении кабеля нарушается согласование линии связи, и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались соединенными между собой. Короткое замыкание в любой точке кабеля шины выводит из строя всю сеть. Любой отказ сетевого оборудования в шине очень трудно локализовать, так как все адаптеры включены параллельно, и понять, какой из них вышел из строя, не так-то просто.

При прохождении по линии связи сети с топологией «шина» информационные сигналы ослабляются и никак не восстанавливаются, что накладывает жесткие ограничения на суммарную длину линий связи, кроме того, каждый абонент может получать из сети сигналы разного уровня в зависимости от расстояния до передающего абонента. Это предъявляет дополнительные требования к приемным узлам сетевого оборудования. Для увеличения длины сети с топологией «шина» часто используют несколько сегментов (каждый из которых представляет собой шину), соединенных между собой с помощью специальных восстановителей сигналов — репитеров, или повторителей. Однако такое наращивание длины сети не может продолжаться бесконечно, так как существуют еще и ограничения, связанные с конечной скоростью распространения сигналов по линиям связи.

Источник