Топология информационных сетей
Топология глобальных и региональных сетей определяется существующими линиями связи. Применительно к локальным сетям существует несколько вариантов их построения. Локальные сети можно поделить на два типа: централизованные и децентрализованные. В сетях первого типа имеется некоторый главный узел (центральная станция), который управляет процессом пеердачи данных между всеми узлами сети и клиентами. В сетях второго типа все узлы имеют равное право на использование каналов связи, и управляется по одним и тем же правилам. Такая сеть называется одноранговой. В этом случае нет иерархии среди компьютеров, и каждый из них функционирует и как клиент и как сервер. Под топологией сетей понимают физическое расположение компонентов сети. Топологию сети можно представить в виде графа, вершинами которого соответствуют узлы сети, а ребрам – физические связи между ними. При этом конфигурация физических связей между компьютерами, в принципе, может отличаться от конфигурации логических связей между узлами сети. При выборе топологии в сети принято учитывать следующие моменты.
1) Состав необходимого сетевого оборудования.
2) Характеристики сетевого оборудования.
3) Возможность расширения сети.
4) Способ управления сетью (способ взаимодействия компьютеров в сети).
Все сети в настоящее время стоятся на основе трех базовых топологий:
3. Кольцо.
Для топологии типа – шина характерно линейное расположение связей между узлами. В такой сети используются один кабель, именуемый магистральный бит в секунду, вдоль которого подключены все компьютеры сети. При этом передача сигналов осуществляется в обе стороны. Топология шина – пассивная топология, то есть когда происходит передача данных по сети от одного из компьютеров, остальные находятся в режиме приема, но сами в передаче данных не участвуют (в этот момент). При этом информацию, передаваемую по сети, воспринимают только тот компьютер, чей адрес соответствует в передаваемых сигналах. Поскольку в этой сети передачу в каждый момент времени может вести только один из ее компьютеров, то чем больше будет их число в рамках данной сети, тем медленнее будет связь. К достоинствам этой топологии относятся: сравнительная дешевизна и простота разводки кабеля по помещению. Недостаток – низкая надежность, поскольку любой дефект кабеля какого-нибудь из разъемов полностью парализует всю сеть.
Звезда. При данной топологии все компьютеры подключаются с помощью сегментов кабеля к центральному узлу. Данный тип топологии – централизованный тип начальной сети. Функции центрального устройства (сервер) входит по направлению передаваемой каким-либо компьютерам информацию всех компьютеров сети. Кроме того, центральный узел может играть роль фильтра, блокируя при необходимости запрещение администратором передачи. К достоинствам такой сети относится ее высокая надежность, поскольку, если выйдет из строя один из компьютеров или соответствующий кабель, то лишь этот компьютер не сможет участвовать в обмене информации по сети, работа остальных не изменится. Недостатки: более высокая стоимость по сравнению с топологией шины. В первую очередь из-за того, что центральный компонент сети должен быть максимально надежным, а отсюда и дорогим, поскольку при выходе его из строя вся сеть падает. Кроме того, так как все компьютеры подключены к одному центральному узлу, то в случае больших размеров в сети, значительно возрастает расход кабеля. К недостаткам этой топологии можно отнести также ограниченное число абонентов (не более 16). Поэтому при необходимости масштабирования сети часто используют топологию – иерархическая звезда.
В этом случае несколько концентраторов иерархически соединяются между собой связями типа звезда, что позволяет довести число абонентов до желаемого количества.
Кольцо. При данной топологии компьютер подключается к кабелю, замкнутому в кольцо. Сеть с такой топологией может работать как в качестве централизованной сети, так и по шине децентрализованной сети. При работе сети сигналы передаются в одном направлении и проходят через каждый компьютер. Кольцо — активная сетевая топология. В активных топологиях компьютеры реагируют на сигналы и передают их по сети, поэтому данные, сделав полный оборот, возвращаются к источнику, который может контролировать процесс доставки данных к адресату. Недостаток: при выходе из строя хотя бы одного из узлов – вся сеть падает. Достоинства: возможность подключения достаточно большого числа абонентов (100 и более).
Помимо рассмотренных базовых вариантов топологий могут быть использованы различные их комбинации. Такая топология называется смешенной.
4. Топология и виды информационных сетей Топология сетей
Топология (конфигурация) характеризует свойства сетей, систем и программ, не зависящие от их размеров. Она изучает структуру, образуемую физическими объектамии множеством связывающих ихканаловлибо частей каналов.
Конфигурация соединения элементов более интересна, чем другие характеристики сети. Это связано с тем, что именно конфигурация во многом определяет многие важнейшие свойства сети — надежность (живучесть), производительность и др.
Согласно одному из подходов к классификации конфигурации, сети делят на два основных класса:
В широковещательных конфигурациях каждая абонентская система передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными системами. К таким конфигурациям относят:
В широковещательных конфигурациях должны применяться сравнительно более мощные приемник и передатчик, которые могут работать с сигналами в большом диапазоне уровней. Эта проблема частично решается введением ограничений на длину кабельного сегмента и на число подключений или использованием цифровых повторителей.
Тип общая шина(см.рис. 1) позволяет значительно упростить логическую и программную структуру сети, снизить расход кабеля.
Конфигурация типа дерево (см.рис.2) представляет собой более развитый вариант конфигурации типа общая шина. Дерево образуется путем соединения нескольких шин активными повторителями или сетевыми концентраторами («хабами»). Оно обладает необходимой гибкостью для того, чтобы охватить средствами ЛС несколько зданий на определенной территории. При наличии активных повторителей отказ одного сегмента не приводит к выходу из строя остальных. В случае отказа повторителя дерево разделяется на два поддерева или на две шины.
Развитием конфигурации типа дерево является сеть типа звезда(см.рис.3), которую можно рассматривать как дерево, имеющее корень с ответвлениями к каждому подключенному устройству. В центре звезды может находиться пассивный соединитель или хаб — достаточно простые и надежные устройства. Звездообразные сети менее надежны, чем шина или дерево, но они могут быть защищены от нарушений в кабеле с помощью центрального реле, которое отключает вышедшие из строя кабельные лучи. Такая звезда требует большого количества кабеля.
В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одной из абонентских систем. К передатчикам или приемникам систем здесь предъявляются более низкие требования, чем в широковещательных, и на различных участках сети могут использоваться разные виды физической среды.
Наиболее распространенные последовательные конфигурации:
5) звезда с «интеллектуальным» центром;
При произвольном соединении (см.рис.4) все устройства соединены непосредственно. Каждая линия может использовать в себе различные методы передачи. Такой способ соединения устройств вполне удовлетворителен для сетей с ограниченным числом соединений. Преимущество данного типа — простота. Однако он имеет высокую стоимость, большое число каналов связи и необходимость маршрутизации информации.
В иерархическом соединении (см.рис.5) промежуточные узлы работают по принципу: “накопи и передай”. Преимущества данного метода — оптимальное соединение элементов сети. Недостатки — сложность логической и программной структуры, различная скорость передачи информации на различных уровнях.
В конфигурациях кольцо, цепочка, звезда с «интеллектуальным» центром, снежинка(см.рис.6-9) для правильного функционирования сети необходима постоянная работа всех блоков. Чтобы уменьшить эту зависимость в каждый блок включают реле, блокирующее блок при неисправностях. Для упрощения сигналы передаются по кольцу только в одном направлении. Недостатки — замедленная передача данных (в зависимости от числа рабочих станций), меньшая надежность. Достоинства — простота методов управления, высокая пропускная способность при меньших энергозатратах, простота расширения сети.
Топологии сетей передачи данных
Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам физические или информационные связи между вершинами.
Полносвязная топология
Полносвязная топология В данной топологии для связи N узлов требуется N(N-1)/2 физических дуплексных линий связи. Преимуществом данной топологии является то, что она соединяет каждый узел с каждым. Таким образом, в случае выхода одного из узлов из строя, не происходит нарушения функционирования остальных узлов в сети, построенной на данной топологии. Но на практике данный вид топологии не применяется, поскольку является крайне дорогим вариантом построения сети.
Ячеистая топология
Ячеистая топология Данная топология получается из полносвязной путём удаления некоторых связей между узлами. С точки зрения надежности, данная топология является менее надежной, чем полносвязная, но в тоже время и более дешевой, за счёт уменьшения расходов на организацию избыточных связей. Данный тип топологии зачастую используется в Глобальных (WAN) и Городских Сетях (MAN). Технологии, в которых применяются данные типы топологий, могут быть как системами Ethernet, так и системами SDH/SONET.
Кольцевая топология
Кольцевая топология В кольцевой топологии, как видно из названия, все узлы объединены в кольцо. Данные в кольце могут передаваться либо в одном из направлений, либо в обоих сразу, в зависимости от технологии локальной сети, которая применяется в каждом конкретном случае. Данная топология является достаточно надежной, поскольку обеспечивает саморезервирование. Каждый узел соединяется с двумя соседними, и в зависимости от состояния связей передаёт данные либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки. В итоге резервирование сети обеспечивается наличием двух путей передачи данных от начального узла к конечному, а также своевременными ремонтными работами на сети передачи данных в случае выхода из строя одного из узлов или одной из связей.
Звездообразная топология
Звездообразная топология Возникновение звездообразной топологии обусловлено с появлением такого телекоммуникационного оборудования, как коммутаторы и концентраторы, которые коммутируют передачу данных между конечными узлами сети. В данной топологии коммутатор выступает центральным узлом, через который осуществляется передача данных между остальными узлами. Преимуществами подобной топологии являются простота организации сети передачи данных, увеличение эффективности используемой среды передачи данных, возможность администрирования сети и разграничение доступа пользователей к ресурсам сети. К недостаткам можно отнести то, что коммутатор в данном случае является критичной точкой отказа, но в случае с конечными пользователями (не учитываем роль коммутатора, как магистрального узла, объединяющего другие коммутаторы) данное обстоятельство нивелируется преимуществами подобной топологии.
Иерархическая звезда, дерево
Иерархическая звезда Данная топология является распространённым вариантом построения современных сетей передачи данных. В данном случае коммутаторы объединяются в основную звезду, которая организует магистральные каналы передачи данных, а от неё отходят ветки, к которым подключаются узлы конечных пользователей. Резервированию в данной топологии подвергаются только магистральные каналы. Достигается это либо организацией ячеистой топологии между коммутаторами, либо организацией кольцевой топологии, опять же между коммутаторами.
Рекомендуем хостинг TIMEWEB
Стабильный хостинг, на котором располагается социальная сеть EVILEG. Для проектов на Django рекомендуем VDS хостинг.
По статье задано0 вопрос(ов)