Гибридная топология для локальной сети

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

2.3.4. Гибридные топологии

Кроме трех рассмотренных основных, базовых топологий нередко применяются и комбинированные топологии, среди которых наибольшее распространение получили звездно-шинная и звездно-кольцевая.

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.

В случае звездно-кольцевой (star-ring) топологии в кольцо объединяются не сами компьютеры, а специальные концентраторы, 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. Данная топология позволяет комбинировать преимущества звездной и кольцевой топологий.

2.3.5. Многозначность понятия топологии

Топология сети определяет не только физическое расположение компьютеров, но, что гораздо важнее, характер связей между ними, особенности распространения сигналов по сети. Именно характер связей определяет степень отказоустойчивости сети, требуемую сложность сетевой аппаратуры, наиболее подходящий метод управления обменом, возможные типы сред передачи (каналов связи), допустимый размер сети (длина линий связи и количество абонентов), необходимость электрического согласования и многое другое.

Более того, физическое расположение компьютеров, соединяемых сетью, вообще довольно слабо влияет на выбор топологии. Любые компьютеры, как бы они ни были расположены, всегда можно соединить с помощью любой заранее выбранной топологии.

Когда в литературе упоминается о топологии сети, то могут подразумевать четыре совершенно разных понятия, относящихся к различным уровням сетевой архитектуры.

Физическая топология (то есть схема расположения компьютеров и прокладки кабелей). В этом смысле, например, пассивная звезда ничем не отличается от активной звезды, поэтому ее нередко называют просто «звездой».

Логическая топология (то есть структура связей, характер распространения сигналов по сети). Это, наверное, наиболее правильное определение топологии.

Топология управления обменом (то есть принцип и последовательность передачи права на захват сети между отдельными компьютерами).

Информационная топология (то есть направление потоков информации, передаваемой по сети).

Например, сеть с физической и логической топологией «шина» может в качестве метода управления использовать эстафетную передачу права захвата сети (то есть быть в этом смысле кольцом) и одновременно передавать всю информацию через один выделенный компьютер (быть в этом смысле звездой). Сеть с логической топологией «шина» может иметь физическую топологию «звезда» (пассивная).

Сеть с любой физической топологией, логической топологией, топологией управления обменом может считаться звездой в смысле информационной топологии, если она построена на основе одного сервера и нескольких клиентов, общающихся только с этим сервером. В этом случае справедливы все рассуждения о низкой отказоустойчивости сети к неполадкам центра (в данном случае — сервера). Точно так же любая сеть может быть названа шиной в информационном смысле, если она построена из компьютеров, являющихся одновременно как серверами, так и клиентами. Как и в случае любой другой шины, такая сеть будет мало чувствительна к отказам отдельных компьютеров.

Источник