Что такое топология лвс локальной вычислительной сети

5.6. Локальные вычислительные сети (ЛВС) и их топологии

Основное назначение каждой компьютерной сети – представление информационных и вычислительных ресурсов . Компьютерные сети состоят из серверов и рабочих станций . Сервер – компьютер , подключённый к сети и обеспечивающий её пользователей оп — ределёнными услугами . Серверы хранят данные и являются источниками ресурсов сети . Ра — бочая станция – персональный компьютер , подключённый к сети , через который пользова — тель получает доступ к его ресурсам . Эта станция может работать как в сетевом , так и в ло — кальном режиме . Клиент – задача , рабочая станция или пользователь компьютерной сети . В процессе обработки данных клиент формирует запрос на сервер для выполнения сложных процедур : чтение файла , поиск информации базе данных и т . п . Сервер выполняет запрос , результаты выполнения запроса передаются клиенту . Для подобных систем принята терминология кли — ент – сервер . Компьютерные сети подразделяются на два типа : одноранговые сети и сети на осно — ве выделенного сервера . Между этими двумя типами сетей существует принципиальные раз — личия . В одноранговой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих стан — ций и нет единого устройства для хранения данных . Все компьютеры в такой сети равно — правны . Пользователю сети доступны все , подключённые к другим станциям . Такая сеть вы — соконадёжна и имеет сравнительно небольшую стоимость . Одноранговые сети , как правило , объединяют не более десятка компьютеров . К недостаткам относятся следующие обстоя — тельства : эффективность работы сети зависит от количества станций , управлять такой сетью сложно , также сложно обеспечить качественную защиту информации , кроме того , в такой сети трудно модифицировать и обновлять программное обеспечение . В сетях с выделенным сервером один из компьютеров ( сервер ) выполняет функции хранения данных , управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций . На сервере устанавливается сетевая операционная система , к нему подключаются все выделяемые внешние устройства – жёсткие диски , принтеры , модемы . Взаимодействие между рабочими станциями устанавливается через сервер . В такой сети возможно построить надёжную систему защиты информации , она обеспечивает высокое быстродействие , просто управляема , в ней отсутствует ограничение на число рабочих станций . К недостаткам надо отнести высокую стоимость сети , зависимость быстродействия и надёжности работы сети от сервера , меньшую гибкость системы по сравнению с одноранговой сетью . По территории , где расположена ЛВС , вычислительные машины могут быть распо — ложены самым причудливым образом . С точки зрения методов управления ЛВС взаимное

расположение ЭВМ имеет большое значение . Топология ЛВС – это усреднённая геометрическая схема соединения узлов сети . Для ЛВС типичными являются четыре топологии : шинная , звездообразная , кольцевая и ячеистая . Компьютерная сеть рассматривается как совокупность узлов сети , а узел – это любое устрой — ство , подключённое к передающей среде сети . q Шинная топология самая простая . В ней используется один кабель , называе — мый магистралью или сегментом , вдоль которого подключены все компьютеры

( см . рис . 5.8). Данные распространяют —

Узел 1

Узел 2

Узел 3

ся по кабелю в обе стороны . Промежу —

точные узлы не транслируют посту —

пающих сообщений . Информация по —

Терминатор

Терминатор

Узел 4

Узел 5

ступает на все узлы , но принимается

только там , куда адресована . Для га —

Рис . 5.8. Топология шина

шения сигналов на концах кабеля уста —

навливаются терминаторы . Сеть имеет высокое быстродействие и устойчива

к неисправностям отдельных узлов . К недостаткам относится малая протяжён —

ность сети , невозможность использования различных типов кабеля в пределах

сети . Шина – пассивная топология : компьютеры только слушают передавае —

мые по сети данные , но не перемещают их от отправителя к получателю . Вы —

ход некоторых компьютеров из строя никак не сказывается на работе сети .

q Звездообразная топология требует выделения центрального узла , к которому

подключаются все остальные . Этот узел

Узел 1

Узел 3

называется концентратором (hub). Ин —

Центральный

формация передаётся через централь —

ный узел , который ретранслирует , пере —

узел

( концентратор )

ключает и маршрутизирует всю инфор —

мацию в сети ( см . рис . 5.9). Взаимодей —

Узел 2

Узел 4

ствие станций здесь простое , но работо —

Рис . 5.9. Топология звезда

способность сети зависит целиком от

центрального узла . Главное преимуще —

ство этой топологии – более высокая надёжность . Выход из строя нескольких

компьютеров на работу сети не влияет .

q

Кольцевая топология предусматривает соединение узлов замкнутой кривой –

кабелем передающей среды ( см . рис .

Узел 1

Узел 2

Узел 3

5.10). Информация передаётся от узла к

узлу . Это активная топология . Каждый

промежуточный узел между передатчи —

Узел 4

Узел 5

Узел 6

ком и приёмником ретранслирует по —

Рис . 5.10. Топология кольцо

сланное сообщение . Принимающий узел

сам распознаёт и получает адресованное

ему сообщение . Эта топология – лучшая для небольших сетей , занимающих

очень ограниченное пространство . В этой сети нет центрального узла . Из не —

достатков следует отметить небольшое быстродействие и необходимость спе —

циальных мер для сохранения целостности тракта передачи информации . Вы —

ход из строя хотя бы одного компьютера приводит к падению сети .

q

Сеть с ячеистой топологией ( см . рис .

Узел 1

Узел 2

Узел 3

5.11) обладает высокой избыточностью .

В ней каждый компьютер соединён с ка —

ждым другим отдельным кабелем . Раз —

Узел 4

Узел 5

Узел 6

рыв кабеля не сказывается на работоспо —

собности сети , т . к . сообщение может

Рис . 5.11. Ячеистая топология

дойти до адресата другим маршрутом .

Основной недостаток сети – большие затраты на прокладку кабеля и высокая стоимость системы в целом . На практике кроме базовых технологий применяются их комбинации — комбинирован — ные технологии , чаще всего звезда — шина и звезда — кольцо . Локальные вычислительные сети могут объединяться . Самый простой способ – объе — динение одинаковых сетей в пределах ограниченного пространства . Для этого используют мосты . Мост – это устройство , соединяющее две сети , использующие одинаковые методы передачи данных . Мост может соединять сети разных топологий , но работающие под управ — лением однотипных сетевых операционных систем . Сеть сложной конфигурации , представляющая собой соединение нескольких сетей , нуждается в специальном устройстве . Задача этого устройства – отправить сообщение в нужную сеть . Такое устройство называется маршрутизатором или роутером . Маршрутиза — тор – устройство , соединяющее сети разного типа , но использующие одну операционную систему . Кроме того , маршрутизатор обеспечивает балансировку нагрузки в сети , перена — правляя потоки сообщений по свободным каналам связи . Для объединения ЛВС совершенно различного типа , работающих по существенно от — личающимся друг от друга протоколам , предусмотрены специальные устройства – шлюзы . Шлюз – устройство , позволяющее организовать обмен данными между двумя сетями , ис — пользующими различные протоколы взаимодействия . Шлюз осуществляет свои функции на уровне выше сетевого . С помощью шлюзов можно локальную сеть подключить к глобаль — ной . Мосты , маршрутизаторы и шлюзы конструктивно выполняются в виде плат , которые устанавливаются на компьютерах .

5.7. Физическая передающая среда ЛВС и методы доступа к ней

Физическая передающая среда – это прежде всего кабели . Они бывают трёх видов : витая пара проводов , коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель . Витая пара состоит из двух изолированных проводов , свитых между собой . Скручи — вание уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы . Пример – телефонный кабель . Характеристики пары : размеры , тип изоляции , шаг скручива — ния . Этот вид передающей среды дешёв . Витая пара может быть неэкранированной и экра — нированной . Последняя помещена в медную оплётку , а пары проводов обмотаны фольгой . Основной недостаток витой пары – низкая скорость передачи информации ( до 1 Мбит /c) и плохая помехозащищённость . Коаксиальный кабель обладает более высокой механической прочностью и помехо — защищённостью . Существуют два типа коаксиальных кабелей : тонкий ( диаметр 0.64 см ) и толстый ( диаметр 1.27 см ). Первый передаёт сигнал без затухания на 185 м , второй почти на 500 м ( см . рис . 5.12). Скорость передачи информации 10-50 Мбит /c. Оптоволоконный кабель – самая удобная передающая среда . На него не действуют электромагнитные поля , он сам практически не излучает , поэтому обнаружить его трудно , что отвечает требованиям секретности . В оптоволоконном кабеле цифровые данные распро — страняются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов ( см . рис . 5.13). Данные могут передаваться на многие километры . Скорость передачи от 100 Мбит /c до

Защитное	Первый		Защитное
покрытие			покрытие	Стеклянное
провод		Второй
				покрытие
провод
		Оптическое
Изоляция
				волокно
			Рис . 5.12. Коаксиальный кабель
Рис . 5.13. Оптоволоконный кабель

Источник

Локальные компьютерные сети: особенности организации, топология и методы доступа.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) — группа компьютеров, объединенных совместно используемой средой передачи данных, как правило кабелем. Используя единый кабель, каждый компью­тер требует только одну точку подключения к сети, при этом он может полноценно взаимодействовать с любым другим компью­тером в группе. Геометрически локальная вычислительная сеть всегда ограничена по размерам небольшой площадью в силу элек­трических свойств кабеля, используемого для построения сети, и относительно небольшим количеством компьютеров, которые могут разделять одну сетевую среду передачи данных. ЛВС обыч­но располагается в одном здании или нескольких близко располо­женных зданиях. Некоторые технологии, например волоконная оптика, позволяют увеличить длину линий ЛВС до одного — двух километров.

Большинство ЛВС созданы с использованием медных кабелей, применяющих обычный электрический ток для передачи сигна­лов. Изначально большинство ЛВС состояли из компьютеров, со­единенных коаксиальным кабелем. Позже ему на смену пришел кабель, используемый в телефонных системах, типа «витая пара» (7Т — twisted pair). В настоящее время большой популярностью пользуется оптоволоконный кабель, не использующий электри­ческие сигналы, а проходящая по нему двоичная информациядируется импульсами света. Также существуют виды сетевых ре­шений, в принципе не использующие кабель и, соответственно, передающие сигналы по так называемым неограниченным сре­дам, таким, как радиоволны, инфракрасные волны и излучение микроволнового диапазона.

Топологии сетей.

Термин «топология», или «топология сети», характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети.

Выбор той или иной топологии влияет на:

• состав необходимого сетевого оборудования;
• характеристики сетевого оборудования;
• возможности расширения сети;
• способ управления сетью.

Все сети строятся на основе трёх базовых топологий:

шина (bus) звезда (star) кольцо (ring)

Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля, топология называется шиной. В том случае, когда компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или концентратора, топология называется звездой. Если кабель, к которому подключены к компьютеры, замкнут в кольцо, такая топология носит название кольца.

Топологию «шина» часто называют «линейной шиной» (linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.

В сети с топологией «шина» компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов.

Так как данные в сеть передаются только одним компьютером, её производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, тем медленнее сеть.

Шина – пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.

Источник