Представления и топологии сетей
Сетевые архитекторы и администраторы должны уметь показать, как будут выглядеть их сети. Они должны иметь возможность легко видеть, какие компоненты подключаются к другим компонентам, где они будут расположены и как они будут подключены. Для представления различных устройств и каналов, из которых состоит сеть, на схемах сетей часто используются символы, такие как на рисунке.
Изображение показывает символы, используемые в схемах сети. Вверху находятся следующие конечные устройства: настольный компьютер, ноутбук, принтер, IP-телефон, беспроводной стол и конечная точка TelePresence. Посередине находятся следующие промежуточные устройства: беспроводной маршрутизатор, коммутатор локальной сети, маршрутизатор, многоуровневый коммутатор и устройство межсетевого экрана. Внизу расположены следующие сетевые средства массовой информации: синие волны, изображающие беспроводные носители, сплошная черная линия, изображающая носители локальной сети, и красный световой болт, изображающий носители глобальной сети.
Схема обеспечивает наглядный способ понимания, каким образом устройства в большой сети связаны между собой. Этот тип изображения сети называется схемой топологии. Способность понимать логические представления физических сетевых компонентов имеет критическое значение в визуализации организации и функционирования сети.
В дополнение к этим представлениям используется специальная терминология для описания того, как каждое из этих устройств и носители соединяются друг с другом:
- Сетевые интерфейсные платы (Network Interface Card, NIC) служат для подключения устройства к сети.
- Физический порт — разъем на сетевом устройстве, через который кабели подключены к компьютеру или другому сетевому устройству.
- Интерфейс — специализированные порты в сетевом устройстве, которые подключаются к отдельным сетям. Поскольку маршрутизаторы используются для связывания сетей, порты маршрутизатора называются сетевыми интерфейсами.
Примечание: Термины «порт» и «интерфейс» часто взаимозаменяемы.
Топологические схемы
Диаграммы топологии являются обязательной документацией для всех, кто работает с сетью. Они представляют визуальную карту соединений в сети. Существует два типа топологических диаграмм: физические и логические.
Диаграмма физической топологии
Схемы физической топологии — физическое расположение промежуточных устройств и кабельных линий. Можно видеть, что комнаты, в которых расположены эти устройства, помечены в этой физической топологии.
Топология физической сети показывает шесть комнат, каждая из которых выделена светло-желтым прямоугольником, с различными сетевыми устройствами и кабелями. С левой стороны находится серверная комната с надписью комната 2158. Он содержит маршрутизатор с маркировкой R1, установленный на полке 1 стойки 1 с шестью кабельными соединениями. Кабель в верхней части подключается к облаку с надписью Интернет. Кабель слева подключается к коммутатору с надписью S1, установленному на полке 2 стойки 1. S1 подключен к трем серверам: веб-серверу, установленному на полке 1 стойки 2, почтовому серверу, установленному на полке 2 стойки, и файловому серверу, установленному на полке 3 стойки 2. Кабель, подключенный к нижней части R1, подключается к коммутатору с полотчатой S2 установлен на стойке 1 полка 3. S2 имеет два соединения, ведущие к принтеру и ПК в ИТ-офисе с пометкой комната 2159. R1 имеет три кабеля справа, подключенных к трем коммутаторам, расположенным в комнате 2124. Верхний коммутатор имеет маркировку S3 и установлен на полке 1 стойки 1. Средний коммутатор имеет маркировку S4 и установлен на стойке 1 полке 2. Нижний коммутатор имеет маркировку S5 и установлен на полке 1 стойки 3. S3 имеет кабель слева, подключенный к ноутбуку в комнате, помеченной как класс 1 комната 2125. S4 имеет кабель слева, подключенный к ноутбуку в комнате, помеченной как класс 2, комната 2126. S5 имеет кабель слева, подключенный к ноутбуку в комнате, помеченной как класс 3 комната 2127.
Диаграмма логической топологии
Диаграмма логической топологии иллюстрирует устройства, порты и схему адресации сети, как показано на рисунке. Вы можете увидеть, какие конечные устройства подключены к каким промежуточным устройствам и какие носители используются.
Топология логической сети показывает устройства, метки портов и схему сетевой адресации. В середине изображения находится маршрутизатор с надписью R1. Порт с надписью G0/0 подключается к облаку в верхней части помеченного как Интернет. Порт с надписью G0/1 подключается слева к коммутатору с надписью S1 на порту G0/1. S1 подключен к трем серверам. S1 и серверы выделены светло-желтым кругом с надписью 192.168.10.0 сверху. Порт F0/1 на S1 подключается к веб-серверу. Порт F0/2 на S1 подключается к почтовому серверу. Порт F0/3 на S1 подключается к файловому серверу. Порт F0/1 на R1 подключается внизу к коммутатору с надписью S2. S2 подключается к принтеру и ПК, все из которых выделены в светло-желтый круг с сетью 192.168.11.0, написанной внизу. Слева от R1 расположены три дополнительных соединения, каждое из которых подключается к коммутатору на порту G0/1, который затем подключается к ноутбуку на порту F0/1. Каждый коммутатор и ноутбук выделены желтым цветом и отображается сетевой адрес. Порт G0/0 R1 подключается вверху к коммутатору S3 в сети 192.168.100.0. Порт G1/1 R1 соединяется посередине с коммутатором S4 в сети 192.169.101.0. Порт G1/2 на R1 подключается внизу к коммутатору с надписью S5 в сети 192.168.102.0.
На данном этапе курса вам достаточно знать о топологиях, показанных на схемах физической и логической топологии. Более сложные примеры вы можете найти в Интернете по запросу «схемы сетевой топологии». Если вы добавите слово «Cisco» в поисковую фразу, вы найдете множество топологий с использованием значков, которые похожи на те, что вы видели на этих рисунках.
7.2 Логические топологии
Логическая топология определяет реальные пути движения сигналов при передаче данных по используемой физической топологии. Таким образом, логическая топология описывает пути передачи потоков данных между сетевыми устройствами. Она определяет правила передачи данных в существующей среде передачи с гарантированием отсутствия помех влияющих на корректность передачи данных.
В настоящее время существует три базовые логические топологии: «логическая шина», «логическое кольцо» и «логическая звезда» (коммутация). Каждая из этих топологий обеспечивает преимущества в зависимости от способов использования. Используя рассмотренные ранее рисунки, посвященные физическим топологиям, всегда помните, что логическая топология определяет направление и способ передачи, а не схему соединения физических проводников и устройств.
7.2.1 Логическая шина
В топологии «логическая шина» последовательности данных, называемые «кадрами» (frames), в виде сигналов распространяются одновременно во всех направлениях по существующей среде передачи. Каждая станция в сети проверяет каждый кадр данных для определения того, кому адресованы эти данные. Когда сигнал достигает конца среды передачи, он автоматически гасится (удаляется из среды передачи) соответствующими устройствами, называемыми «терминаторами» (terminators). Такое уничтожение сигнала на концах среды передачи данных предотвращает отражение сигнала и его обратное поступление в среду передачи. Если бы терминаторов не существовало, то отраженный сигнал накладывался бы на полезный и искажал его.
В топологии «логическая шина» среда передачи совместно и одновременно используется всеми устройствами передачи данных. Для предотвращения помех при попытках одновременной передачи данных несколькими станциями, только одна станция в любой момент времени имеет право передавать данные. Таким образом, должен существовать метод определения того, какая станция имеет право передавать данные в каждый конкретный момент времени
Топология «логической шины» базируется на использовании топологий «физическая шина» и «физическая звезда». Метод контроля доступа и типы физических топологий выбираются в зависимости от требований к проектируемой сети. Например, каждая из сетей: Ethernet, 10Base-T Ethernet и ARCnet® используют топологию «логическая шина». Кабели в сетях Ethernet (тонкий коаксиальный кабель) подключаются с использованием топологии «физическая шина», а сети 10Base-T Ethernet и ARCnet базируются на топологии «физическая звезда». Вместе с тем, сети Ethernet (физическая шина) и 10Base-T Ethernet (физическая звезда) используют CSMA/CD в качестве метода контроля доступа к среде передачи данных, а в ARCnet (физическая звезда) применяется маркер доступа.
7.2.2 Логическое кольцо
В топологии «логическое кольцо» кадры данных передаются по физическому кольцу до тех пор, пока не пройдут через всю среду передачи данных. Топология «логическое кольцо» базируется на топологии «физическое кольцо с подключением типа «звезда»«. Каждая станция, подключенная к физическому кольцу, получает данные от предыдущей станции и повторяет этот же сигнал для следующей станции. Таким образом, данные, повторяясь, следуют от одной станции к другой до тех пор, пока не достигнут станции, которой они были адресованы. Получающая станция, копирует данные из среды передачи и добавляет к кадру атрибут, указывающий на успешное получение данных. Далее кадр с установленным «атрибутом доставки» продолжает путешествие по кольцу до тех пор, пока не достигнет станции, изначально отправившей эти данные. Станция, проанализировав «атрибут доставки» и убедившись в успешности передачи данных, удаляет свой кадр из сети. Рисунок демонстрирует процесс передачи данных в виде «логического кольца» в сети, базирующейся на топологии «физическое кольцо с подключением типа «звезда».
Рисунок 17 – Топология логического кольца
Метод контроля доступа к среде передачи в таких сетях всегда базируется на технологии «маркеров доступа». Однако последовательность получения права на передачу данных (путь следования маркера), не всегда может соответствовать реальной последовательности подключения станций к физическому кольцу. IBM’sToken-Ring является примером сети, использующей топологию «логического кольца», базирующегося на «физическом кольце с подключением типа «звезда».