2.4.3. Топология «Звезда»
Звездообразная топология (рис. 2.4) базируется на концепции центрального узла, к которому подключаются периферийные узлы. Каждый компьютер имеет свою отдельную линию связи с центральным узлом. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети.
Рис. 2.4. Сеть звездообразной топологии
Звездообразная топология значительно упрощает взаимодействие узлов сети друг с другом, позволяет использовать более простые сетевые адаптеры. В то же время работоспособность ЛВС со звездообразной топологией целиком зависит от центрального узла (концентратора).
В сетях с топологией «звезда» подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованы. Но есть и недостаток: так как все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля. К тому же, если центральный компонент выйдет из строя, нарушится работа всей сети. А если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети, на работу остальных компьютеров это не повлияет.
В реальных вычислительных сетях могут использоваться более сложные топологии, представляющие в некоторых случаях сочетание рассмотренных, например, топология «Звезда — шина».
Выбор той или иной топологии определяется областью применения сети, географическим расположением ее узлов и размерностью сети в целом.
2.4.4. Выбор топологии
Существует множество факторов, которые необходимо учитывать при выборе наиболее подходящей к данной ситуации топологии. Эта таблица 2.2 поможет сделать правильный выбор.
Факторы, необходимые при выборе топологии
Экономный расход кабеля. Сравнительно недорогая и несложная в использовании среда передачи. Простота. Надежность. Легко расширяется
При значительных объемах переда-ваемой информации уменьшается про-пускная способность сети. Трудно локализовать проблемы. Выход из строя кабеля останавливает работу многих пользователей
Все компьютеры имеют равный доступ. Количество пользователей не оказывает сколько-нибудь значительного влияния на производительность
Выход из строя одного компьютера затрудняет работу всей сети. Трудно локализовать проблемы. Изменение конфигурации сети требует остановки работы всей сети
Легко модифицировать сеть, добавляя новые компьютеры. Централизованный контроль и управление. Выход из строя одного компьютера не влияет на работоспособность сети
Выход из строя центрального узла выводит из строя всю сеть
Для закрепления изложенного материала рассмотрим решение задачи.
Независимая страховая компания, в состав которой входит президент, управляющий, администратор и 5 агентов, решила установить сеть. Компания занимает половину небольшого здания. В последнее время наблюдается рост клиентуры и чтобы справиться с возрастающим объемом работы, планируется взять в штат еще двух агентов.
У каждого сотрудника компании есть компьютер. Если необходимо обменяться деловой информацией, приходится делать это устно или с помощью дискет. Все агенты занимаются делами только своих клиентов, и информация об этих клиентах строго конфиденциальна. Лазерный принтер восьмилетней давности находится у администратора офиса. Каждый агент имеет собственный матричный принтер.
Одновременно с установкой сети решено приобрести высокоскоростной лазерный принтер.
Вам поручено установить сеть для этой небольшой компании. Чтобы упростить решение задачи, ответьте на следующие вопросы.
1. Какой тип сети Вы бы посоветовали установить этой компании?
2. Какая топология подходит в этой ситуации?
Однозначного решения у этой задачи нет. Возможные решения и их обоснования являются всего лишь рекомендациями.
Казалось бы, раз в компании всего 8 человек, подходящей сетью может стать одноранговая. Но нам уже известно, что компания начинает расти. Кроме того, часть информации является конфиденциальной. Поэтому вывод: лучше установить сеть на основе сервера, которая предоставляет возможности для роста компании и централизации защиты данных, в то время как одноранговая сеть через год-два может исчерпать свой потенциал.
2. Единственно правильного ответа нет. На сегодняшний день наиболее популярными топологиями являются «звезда-шина» и «шина».
Первая кажется более привлекательной, поскольку в этом случае проще решать сетевые проблемы и переконфигурировать сеть.
Можно выбрать и сеть с топологией «шина» — она дешевле и проще в установке, но при этом мы потеряем преимущества, которые дает концентратор при администрировании и решении сетевых проблем.
Топология «кольцо» слишком сложна для подобной сети.
Топология типа «звезда»
В центре такого соединения находится концентратор, а его лучи – соединения с устройствами. Эти устройства, в отличие от кольцевой технологии, имеют право независимого друг от друга доступа к среде передачи. Причины широкой популярности звездообразных топологий – гибкость в применении этой конфигурации, возможность расширения, надежность, относительно низкая стоимость в сравнении с топологией Token Ring. Эта топология сделала шинные и кольцевые топологии принципиально устаревшими
Рис. 21 Пример реализации топологии типа «звезда» в компьютерной сети малого офиса
Коммутируемая топология
При такой топологии физически устройства соединяются с коммутатором (переключателем –switch’ем). Внешне эта топология похожа на звезду. Однако действительно коммутатор создает лишь временное соединение между отправителем порции данных и получателем на момент передачи этой порции данных. Для этого коммутатор держит в памяти адреса всех устройств сети. Поскольку каждое соединение используется лишь для передачи его данных, то для передачи может использоваться вся пропускная способность соединения канала. Таким образом коммутаторы повышают производительность сети в целом.
Сложные топологии
Последовательная цепочка — последовательное соединение концентраторов сети (звезд). Допустимый максимальный размер сети определяется максимальным диаметром сети – произведение допустимого расстояния между устройствами на количество устройств. Однако проблемы возникают обычно еще до достижения максимального диаметра. Эту топология рекомендуют использовать в сетях с ограниченным количеством концентраторов.
Методы передачи компьютерных данных Кадры и протоколы
Любые данные, которые передаются в ЛС, имеют своего отправителя и адресата. По аналогии с почтовыми отправлениями писем, которые отправляются в запечатанных конвертах с указанием адресов отправителя и получателя, данные в ЛС передаются блоками в виде кадров. Кадр, помимо передаваемых данных, содержит служебную информация, необходимую для организации доставки данных адресату. Таким образом, сети – инфраструктура, рассылающая кадры, и обеспечивающая доставку адресатам данных с помощью кадров. Кадр– логическая порция данных, передаваемая в сети, имеющая стандартную структуру. Чтобы обеспечить совместимость различных сетевых компонентов, разработанных различными компаниями, структуру кадров стандартизируют. Так же как на почте есть разные стандарты конвертов (большие, маленькие), существуют разные стандарты кадров. Механизм (алгоритм) передачи кадров в сети называют протоколом. Эти протоколы также стандартизируют, чтобы обеспечить совместимость работы соответствующих программ, разрабатываемых различными производителями. Можно также сказать, что протокол – это язык, на котором общаются устройства в сети. Имеется ряд технологий передачи данных в ЛС и между ЛС. Им соответствуют соответствующие стандарты кадров и протоколов. Многие действующие в настоящее время стандарты были разработаны в США Институтом по электротехнике и электронике (IEEE). В нем действует Комитет стандартов локальных и глобальных сетей, известный под названиемProject802. Пример:
Звезда (топология компьютерной сети)
Топология Звезда — это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются все другие абоненты. Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом ложится очень большая нагрузка, потому ничем другим, кроме сети, оно заниматься не может. Понятно, что сетевое оборудование центрального абонента должно быть существенно больше сложным, чем оборудование периферийных абонентов. О равноправии абонентов в этом случае говорить не придется. Как правило, именно центральный компьютер является самим мощным, и именно на него возлагают все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией «звезда» в принципе невозможные, потому что управление полностью централизовано, конфликтовать незачем.
Рабочая станция, с которой необходимо передать данные, отсылает их на концентратор. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных. Этот недостаток отсутствует на сетевом устройстве более высокого уровня — коммутаторе, который, в отличие от концентратора, подающего пакет на все порты, подает лишь на определенный порт — получателю. Одновременно может быть передано несколько пакетов. Сколько — зависит от коммутатора.
Активная звезда [ править ]
Выделенным центром является компьютер
Пассивная звезда [ править ]
В центре сети содержится не компьютер, а концентратор, или хаб (hub). Он возобновляет сигналы, которые поступают, и пересылает их в другие линии связи.