Выбор топологии сети. Сетевые топологии: преимущества и недостатки Выбор топологии локальной сети
Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится прежде всего к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по своему собственному пути.
Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, возможные и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. И хотя выбирать топологию пользователю сети приходится нечасто, знать об особенностях основных топологий, их достоинствах и недостатках, наверное, надо всем.
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 (рис. 6.1);
звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи (рис. 6.2);
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» (рис. 6.3).
Рис. 6.1 – Сетевая топология «шина»
Рис. 6.2 – Сетевая топология «звезда»
Рис. 6.3 – Сетевая топология «кольцо»
На практике нередко используют и комбинации базовых топологий, но большинство сетей ориентированы именно на эти три. Рассмотрим теперь кратко особенности перечисленных сетевых топологий.
ТОПОЛОГИЯ «ШИНА»
Топология «шина» (или, как ее еще называют, «общая шина») самой своей структурой предполагает 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 (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. Правда, надо учесть, что к каждому компьютеру (кроме двух крайних) подходит два кабеля, что не всегда удобно.
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, показанных на рис. 6.1 в виде прямоугольников. 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.
Рис. 6.4 - Соединение сегментов сети типа «шина» с помощью репитера
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 (на рис. 6.4 показано соединение двух сегментов). Однако такое наращивание длины сети не может продолжаться бесконечно, так как существуют еще и ограничения, связанные с конечной скоростью распространения сигналов по линиям связи.
ТОПОЛОГИЯ «ЗВЕЗДА»
«Звезда» - это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты. Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким образом ложится очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Понятно, что сетевое оборудование центрального абонента должно быть существенно более сложным, чем оборудование периферийных абонентов. О равноправии абонентов в данном случае говорить не приходится. 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, так как управление полностью централизовано, конфликтовать нечему.
Если говорить об устойчивости звезды к отказам компьютеров, то выход из строя периферийного компьютера никак не отражается на функционировании оставшейся части сети, зато любой отказ центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной. Поэтому должны приниматься специальные меры по повышению надежности центрального компьютера и его сетевой аппаратуры. Обрыв любого кабеля или короткое замыкание в нем при топологии «звезда» нарушает обмен только с одним компьютером, а все остальные компьютеры могут нормально продолжать работу.
В отличие от шины, в звезде на каждой линии связи находятся только два абонента: центральный и один из периферийных. Чаще всего для их соединения используется две линии связи, каждая из которых передает информацию только в одном направлении. Таким образом, на каждой линии связи имеется только один приемник и один передатчик. Все это существенно упрощает сетевое оборудование по сравнению с шиной и избавляет от необходимости применения дополнительных внешних терминаторов. Проблема затухания сигналов в линии связи также решается в «звезде» проще, чем в «шине», ведь каждый приемник всегда получает сигнал одного уровня.
Серьезный недостаток топологии «звезда» состоит в жестком ограничении количества абонентов. Обычно центральный абонент может обслуживать не более 8-16 периферийных абонентов. Если в этих пределах подключение новых абонентов довольно просто, то при их превышении оно просто невозможно. Правда, иногда в звезде предусматривается возможность наращивания, то есть подключение вместо одного из периферийных абонентов еще одного центрального абонента (в результате получается топология из нескольких соединенных между собой звезд).
Звезда, показанная на рис. 6.2, носит название активной, или истинной, звезды. Существует также топология, называемая пассивной звездой, которая только внешне похожа на звезду (рис. 6.5). В настоящее время она распространена гораздо больше, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в самой популярной на сегодняшний день сети Ethernet.
Рис. 6.5 - Топология «пассивная звезда»
В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а концентратор, или хаб (hub), выполняющий ту же функцию, что и репитер. Он восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их в другие линии связи. Хотя схема прокладки кабелей подобна истинной или активной звезде, фактически мы имеем дело с шинной топологией, так как информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам, а центрального абонента не существует. Естественно, пассивная звезда получается дороже обычной шины, так как в этом случае обязательно требуется еще и концентратор. Однако она предоставляет целый ряд дополнительных возможностей, связанных с преимуществами звезды. Именно поэтому в последнее время пассивная звезда все больше вытесняет истинную шину, которая считается малоперспективной топологией.
Можно выделить также промежуточный тип топологии между активной и пассивной звездой. В этом случае концентратор не только ретранслирует поступающие на него сигналы, но и производит управление обменом, однако сам в обмене не участвует.
Большое достоинство звезды (как активной, так и пассивной) состоит в том, что все точки подключения собраны в одном месте. Это позволяет легко контролировать работу сети, локализовать неисправности сети путем простого отключения от центра тех или иных абонентов (что невозможно, например, в случае шины), а также ограничивать доступ посторонних лиц к жизненно важным для сети точкам подключения. К каждому периферийному абоненту в случае звезды может подходить как один кабель (по которому идет передача в обоих направлениях), так и два кабеля (каждый из них передает в одном направлении), причем вторая ситуация встречается чаще.
Общим недостатком для всех топологий типа «звезда» является значительно больший, чем при других топологиях, расход кабеля. Например, если компьютеры расположены в одну линию (как на рис. 6.1), то при выборе топологии «звезда» понадобится в несколько раз больше кабеля, чем при топологии «шина». Это может существенно повлиять на стоимость всей сети в целом.
ТОПОЛОГИЯ «КОЛЬЦО»
«Кольцо» - 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. Важная особенность кольца состоит в том, что каждый компьютер ретранслирует (восстанавливает) приходящий к нему сигнал, то есть выступает в роли репитера, поэтому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Четко выделенного центра в данном случае нет, все компьютеры могут быть одинаковыми. Однако довольно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Понятно, что наличие такого управляющего абонента снижает надежность сети, так как выход его из строя сразу же парализует весь обмен.
Строго говоря, компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Одни из них обязательно получают информацию от компьютера, ведущего передачу в данный 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 совершенно 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 довольно велико (до тысячи и больше). Кольцевая топология обычно является самой устойчивой к перегрузкам, она обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками передаваемой по сети информации, так как в ней, как правило, нет конфликтов (в отличие от шины), а также отсутствует центральный абонент (в отличие от звезды).
Так как сигнал в кольце проходит через все компьютеры сети, выход из строя хотя бы одного из них (или же его сетевого оборудования) нарушает работу всей сети в целом. Точно так же любой обрыв или короткое замыкание в любом из кабелей кольца делает работу всей сети невозможной. Кольцо наиболее уязвимо к повреждениям кабеля, поэтому в этой топологии обычно предусматривают прокладку двух (или более) параллельных линий связи, одна из которых находится в резерве.
В то же время крупное преимущество кольца состоит в том, что ретрансляция сигналов каждым абонентом позволяет существенно увеличить размеры всей сети в целом (порой до нескольких десятков километров). Кольцо в этом отношении существенно превосходит любые другие топологии.
Недостатком кольца (по сравнению со звездой) можно считать то, что к каждому компьютеру сети необходимо подвести два кабеля.
Иногда топология «кольцо» выполняется на основе двух кольцевых линий связи, передающих информацию в противоположных направлениях. Цель подобного решения - увеличение (в идеале - вдвое) скорости передачи информации. К тому же при повреждении одного из кабелей сеть может работать с другим кабелем (правда, предельная скорость уменьшится).
ДРУГИЕ ТОПОЛОГИИ
Кроме трех рассмотренных основных, базовых топологий нередко применяется также сетевая топология «дерево» (tree), которую можно рассматривать как комбинацию нескольких звезд. Как и в случае звезды, дерево может быть активным, или истинным (рис. 6.6), и пассивным (рис. 6.7). При активном дереве в центрах объединения нескольких линий связи находятся центральные компьютеры, а при пассивном - концентраторы (хабы).
Рис. 6.6 - Топология «активное дерево»
Рис. 6.7 - Топология «пассивное дерево». К – концентраторы
Применяются довольно часто и комбинированные топологии, среди которых наибольшее распространение получили звездно-шинная (рис. 6.8) и звездно-кольцевая (рис. 6.9).
Рис. 6.8 - Пример звездно-шинной топологии
В звездно-шинной (star-bus) топологии используется комбинация шины и пассивной звезды. В этом случае к концентратору подключаются как отдельные компьютеры, так и целые шинные сегменты, то есть на самом деле реализуется физическая топология «шина», включающая все компьютеры сети. В данной топологии может использоваться и несколько концентраторов, соединенных между собой и образующих так называемую магистральную, опорную шину. К каждому из концентраторов при этом подключаются отдельные компьютеры или шинные сегменты. Таким образом, пользователь получает возможность гибко комбинировать преимущества шинной и звездной топологий, а также легко изменять количество компьютеров, подключенных к сети.
Рис. 6.9 - Пример звездно-кольцевой топологии
В случае звездно-кольцевой (star-ring) топологии в кольцо объединяются не сами компьютеры, а специальные концентраторы (изображенные на рис. 6.9 в виде прямоугольников), к которым в свою очередь подключаются компьютеры с помощью звездообразных двойных линий связи. В действительности все компьютеры сети включаются в замкнутое кольцо, так как внутри концентраторов все линии связи образуют замкнутый контур (как показано на рис. 6.9). Данная топология позволяет комбинировать преимущества звездной и кольцевой топологий. Например, концентраторы позволяют собрать в одно место все точки подключения кабелей сети.
В первую очередь определитесь с типом несущей.
Дело в том, что использование коаксиального кабеля или витой пары подразумевает принципиально различные архитектуры локальной сети.
В первом случае сеть будет строиться по принципу «общей шины» - все входящие в нее компьютеры последовательно соединяются друг с другом в цепочку при помощи отрезков кабеля, образуя единую магистраль.
Это довольно удобно, если все пользователи вашей сети живут на одной лестничной площадке или в квартирах, расположенных одна под другой.
Однако, если компьютеры разбросаны по всему подъезду (или дому), коаксиальный кабель будет петлять, что неудобно уже на этапе первичной прокладки сети.
Если же потребуется подключить к ней еще несколько новых пользователей, проблемы возрастут в геометрической прогрессии.
К тому же «общая шина» опасна: если будет испорчен отрезок сети между двумя компьютерами, то отключается вся сеть.
Скорость передачи по тонкому коаксиальному кабелю (по своей структуре он аналогичен тому, который применяется в телеантеннах - только сопротивление в нем составляет 50 Ом) ограничена.
Она не более 10 Мбит/с.
Витая пара позволяет создать совершенно иную сетевую архитектуру.
Кабель витой пары аналогичен обычному телефонному, только вместо 2 (или 4) проводов в нем используется 8, разделенных на 4 пары.
Витая пара - более гибкий и практичный кабель, удобный в укладке и хорошо защищенный от внешнего воздействия.
Однако главный плюс этого варианта в другом: на витой паре основывается локальная сеть типа «звезда» или «дерево» - в центре ее находится коммуникационное устройство (в простейшем случае - концентратор) с несколькими портами, к каждому из которых посредством кабеля присоединяется конечный компьютер …
При помощи витой пары можно создавать сети с пропускной способностью в 10 Мбит/с, 100 Мбит/с (Fast Ethernet) и 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet).
Драйвер AMD Radeon Software Adrenalin Edition 19.9.2 Optional
Новая версия драйвера AMD Radeon Software Adrenalin Edition 19.9.2 Optional повышает производительность в игре «Borderlands 3» и добавляет поддержку технологии коррекции изображения Radeon Image Sharpening.
Накопительное обновление Windows 10 1903 KB4515384 (добавлено)
10 сентября 2019 г. Microsoft выпустила накопительное обновление для Windows 10 версии 1903 - KB4515384 с рядом улучшений безопасности и исправлением ошибки, которая нарушила работу Windows Search и вызвала высокую загрузку ЦП.
Драйвер Game Ready GeForce 436.30 WHQL
Компания NVIDIA выпустила пакет драйверов Game Ready GeForce 436.30 WHQL, который предназначен для оптимизации в играх: «Gears 5», «Borderlands 3» и «Call of Duty: Modern Warfare», «FIFA 20», «The Surge 2» и «Code Vein», исправляет ряд ошибок, замеченных в предыдущих релизах, и расширяет перечень дисплеев категории G-Sync Compatible.
2.1 Выбор типа и топологий сети
Топология сети - геометрическая форма и физическое расположение компьютеров по отношению к друг другу. Различают физическую и логическую топологии. Логическая и физическая топологии сети независимы друг от друга. Физическая топология - это способ физического соединения компьютеров с помощью определенных сред передачи данных, например, участками сетевого кабеля. Логическая топология определяет маршруты передачи данных в сети. Выбор топологии зависит от нужд пользователя. Выбор топологий влияет на выбор и характеристики сетевого оборудования, каким способом управлять системой и есть ли возможность в расширении сети в будущем.
Есть 3 основные топологии локальной вычислительной сети:
-«Звезда» - если использовать эту топологию, то каждый компьютер будет подключаться к маршрутизатору отдельно, таким образом подключенные к сети компьютеры смогут общаться между собой. Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet.
-«Кольцо» - В сети с данной топологией. все узлы будут соединены каналами связи в неразрывное кольцо(не обязательно круг). Для кольцевой топологии характерно отсутствие конечных точек соединения. Данную сеть очень легко создавать и настраивать. Один конец кабеля соединяется с гнездом сетевого адаптера, другой подсоединяется к центральному устройству, называемому концентратором. На сегодняшний день, в чистом виде топология “кольцо” не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются модификации этой топологии.
-«Шина» - При использовании шинной топологии компьютеры соединяются в одну линию, по концам которой устанавливают компьютеры. Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой Ethernet.
В данном предприятии реализована технология вида "Звезда".
Топология "дерево" -- сетевая топология, в кoторой каждый узел связан звездообразно, образуя комбинацию звезд. Также топологию "деревo" называют иерархической звездoй. Узел, который находится на более высоком уровне, принято называть родительским, а два подключенных к нему нижерасположенных узла - дочерними. Выбор звезда или дерево зависит только от личных предпочтений. Различия только в том что в "древовидной" топологии, как правило, схема более строгая и иерархичная в ней легче отслеживать сетевые связи, и эта схема часто использует элементы "шинной" архитектуры.
Выбор на данную топологию пал из - за большинства ее достоинств и незначительных недостатков. В частности, в реализации топологии сети легка в подключении и настройке, что очень упрощает масштабируемость сети предприятия, что не мало важно при постоянном росте вычислительной технике, ее замене. Так же удобно что в данной топологии очень легко следить за работоспособностью всей сети. Эту сеть очень легко модернизировать. Топология звезда хороша тем что в данной топологии компьютеры подключены параллельно, а управление централизованно.
Она обладает несущественными недостатками которые никак не повлияют на работоспособность сети.
В отличии от «звезды», остальные топологии существенно хуже, например, «кольцо» - данная топология значительно уступает в множестве преимуществ топологии «звезда», так как ее реализации более дорогостоящая, так же локальная компьютерная сеть, реализованная по данной топологии не обладает наибольшим быстродействием, что сильно влияет на скорость работы сотрудников на предприятии.
Топология «шина» - обладает рядом преимуществ, например, если один из компьютеров выйдет из строя, данная сеть не изменит своей работы, компьютерную сеть легко настраивать, не возникает проблем при прокладки сетевых кабелей, а также большим рядом недостатков, которые повлияют на работоспособность локальной вычислительно сети, например, в данной топологии тяжело найти поломку, следовательно, оперативно устранить ее не получится. Если повредятся кабеля, то такая поломка существенно повлияет на работоспособность всей локально-вычислительной сети, также данная топология обладает небольшой пропускной способностью и ограничивает количество компьютеров, подключаемых к локально-вычислительной сети.
Выбор конфигурации сети малого предприятия. Расчет стоимости проекта. Мобильные операционные системы
Для данного случая мною выбрана сеть на основе сервера...
Локальная вычислительная сеть бухгалтерского отдела
Для обеспечения наилучшего быстродействия и минимизации коллизий были выбраны активные сетевые устройства - 19 дюймовые свитчи фирмы 3Com на 24 порта для монтажа в телекоммуникационный шкаф...
Локальные сети в компьютерном классе
Эти сети создаются в учреждениях или крупных организациях. В таких сетях (рис.4) выделяются один или несколько компьютеров, называемых серверами...
Понятие топологии сети
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...
Понятие топологии сети
Реальные компьютерные сети постоянно расширяются и модернизируются. Поэтому почти всегда такая сеть является гибридной, т.е. ее топология представляет собой комбинацию нескольких базовых топологий. Легко представить себе гибридные топологии...
Программное обеспечение, использующие в качестве вычислительного механизма для прогнозирования - нейронные сети
Классические нейронные сети, модель работы которых описана в первой главе, идеально подходят для решения проблем классификации. Проблемы, в которых каждому отдельному сигналу X существует единственный Y. Другими словами...
Проект построения корпоративной информационной сети на основе сети Ethernet
Проектирование локальной вычислительной сети для Городского отдела ГИБДД
На основе проведенного анализа исходных данных и приведенного выше материала выбираем сеть на основе выделенного сервера, который будет осуществлять функции файл-сервера, web-сервера, администрирование сети...
Проектирование локальной информационной системы образовательной школы
Следует отдельно отметить способ классификации ЛВС по топологии. Логический и физический способы соединения компьютеров, кабелей и других компонентов, в целом составляющих сеть, называется ее топологией. Различают широковещательные...
Разработка web-сайтов
Разработка локально-вычислительной сети для цеха с конвейерным производством на промышленном предприятии
Сетевая тополомгия (от греч. фьрпт, - место) -- способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств. Сетевая топология может быть · физической -- описывает реальное расположение и связи между узлами сети...
Разработка проекта локальной вычислительной сети для автоматизации документооборота предприятия
Для сети предприятия была выбрана топология - Fast Ethernet (IEEE 802.3u) со скоростью передачи 100 Мбит/с. Т.к...
Разработка системы распознавания образов
Среди различных конфигураций искусственных нейронных сетей встречаются такие, при классификации которых по принципу обучения, строго говоря, не подходят ни обучение с учителем, ни обучение без учителя...
Разработка топологии нейронной сети для прогнозирования выбора тяжелых токарных станков
Для решения данной задачи выбираем сеть - многослойный персептрон. Многослойными персептронами называют нейронные сети прямого распространения. Входной сигнал в таких сетях распространяется в прямом направлении, от слоя к слою...
Создание проекта сети, находящейся в нескольких зданиях и двух удаленных филиалах
Рассмотрев различные конфигурации ЛВС из таблицы 1, был выбран 3 вариант - сеть на основе сервера. Сервер в сети клиент/сервер представляет собой ПК с жестким диском большой емкости либо отдельный многопроцессорный блок...
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!
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.
