Кольцевая топология: характеристики, достоинства, недостатки
В кольцевая топология представляет собой сетевую настройку, при которой соединения устройств создают круговой путь к данным. Каждое устройство в сети полностью подключено к двум другим, переднему и заднему, таким образом образуя единый непрерывный путь для передачи сигнала, как точки в круге.
Эту топологию также можно назвать активной топологией, поскольку сообщения проходят через все устройства в кольце. Это также известно как кольцевая сеть. Это относится к определенному типу сетевой конфигурации, в которой устройства подключены, и информация передается между ними в соответствии с их непосредственной близостью в кольцевой структуре. Этот тип топологии очень эффективен и справляется с интенсивным трафиком лучше, чем топология шины.
Сигналы данных проходят через всю сеть от одного компьютера к другому, пока не достигнут цели. Большинство кольцевых конфигураций позволяют данным перемещаться только в одном направлении, называемом односторонним. Другие заставляют пакеты двигаться в обоих направлениях, что называется двунаправленным.
характеристики
Кольцевая сеть похожа на топологию шины. В кольцевой топологии каждый компьютер подключен к следующему. Последний компьютер в конце подключается к первому компьютеру. Это означает, что нет ни первого, ни последнего компьютера. В этой сети путь прохождения сигнала имеет форму кольца.
В этой топологии для соединения компьютеров между собой используется сетевой кабель RJ-45 или коаксиальный кабель, в зависимости от сетевой карты, используемой каждым компьютером.
Кольцевые топологии могут использоваться в глобальных сетях (WAN) или локальных сетях (LAN).
Типы
В зависимости от потока данных существует два типа кольцевой топологии: однонаправленная и двунаправленная.
Одностороннее кольцо обрабатывает поток сигнала как против часовой стрелки, так и по часовой стрелке. Следовательно, этот тип сети также известен как полудуплексная сеть.
Однонаправленное кольцо легче поддерживать по сравнению с топологией двунаправленного кольца. Например, сеть с протоколом SONET / SDH.
С другой стороны, двунаправленная кольцевая топология обрабатывает трафик данных в обоих направлениях и является полнодуплексной сетью.
Token pass
Поток данных в кольцевой топологии основан на принципе передачи токенов. Маркер передается от одного компьютера к другому, и только компьютер с маркером может передавать.
Компьютер-получатель получает данные токена и отправляет их обратно компьютеру-эмитенту с сигналом подтверждения. После проверки регенерируется пустой токен.
Компьютер с токеном — единственный, которому разрешено отправлять данные. Остальные компьютеры должны ждать прибытия пустого токена.
Маркер содержит часть информации, которая отправляется вместе с данными выпускающим компьютером. Другими словами, токен похож на пакет разрешений, который дает конкретному узлу разрешение на выпуск информации по всей сети.
Таким образом, если узел с токеном имеет некоторую информацию для передачи по сети, узел выпускает информацию. Если у узла нет данных для выпуска в сети, он передает токен следующему узлу.
Преимущество
— Нет необходимости в сетевом сервере или центральном концентраторе для управления сетевым подключением между каждой рабочей станцией.
— В сети такого типа установка и устранение проблем относительно просты.
— Данные могут передаваться между рабочими станциями с высокой скоростью.
— Есть равный доступ к ресурсам.
— Он работает лучше, чем топология шины, даже при увеличении количества узлов.
— Он может обрабатывать большой объем узлов в сети.
— Обеспечивает хорошую междугороднюю связь.
— Обслуживание кольцевой сети намного проще по сравнению с автобусной сетью.
— Поиск и устранение неисправностей в этой топологии намного проще, потому что повреждения кабеля можно легко обнаружить.
Лучшая обработка большого трафика данных
Кольцевая топология обладает большей способностью справляться с тяжелыми сетевыми коммуникациями лучше, чем некоторые другие конфигурации.
В условиях интенсивного трафика передача маркера заставляет кольцевую сеть работать лучше, чем шинная.
Уменьшение конфликтов данных
Возможность конфликта данных снижается, поскольку каждый узел сможет выпустить пакет данных только после получения токена.
С другой стороны, все данные передаются в одном круговом направлении, что сводит к минимуму возможность конфликтов пакетов.
Недостатки
— Одиночный разрез в кабеле может вызвать нарушения во всей сети.
— Добавление или удаление любого узла в сети затруднено и может вызвать проблемы в сетевой активности.
— Все данные, передаваемые по сети, должны проходить через каждую рабочую станцию в сети, что может сделать ее медленнее, чем при звездообразной топологии.
— Оборудование, необходимое для подключения каждой рабочей станции к сети, дороже, чем карты Ethernet и концентраторы / коммутаторы.
— В однонаправленной сети пакет данных должен пройти через все устройства. Например, предположим, что A, B, C, D и E являются частью кольцевой сети. Поток данных идет от A к B и так далее. В этом состоянии, если E хочет отправить пакет в D, пакет должен пройти через всю сеть, чтобы достичь D.
Отказ трансмиссии
Одним из основных недостатков кольцевой топологии является то, что только сбой при передаче данных может повлиять на всю сеть. Если какое-либо отдельное соединение в кольце разрывается, затрагивается вся сеть.
Аналогичным образом, если какое-либо устройство добавляется или удаляется из установленного кольца, кольцо разрывается и этот сегмент выходит из строя.
Чтобы решить эту проблему, в некоторых кольцевых конфигурациях используется двунаправленная структура, при которой данные передаются как против часовой стрелки, так и по часовой стрелке.
Эти системы можно назвать избыточными кольцевыми структурами, в которых есть резервная среда передачи на случай сбоя передачи.
Ссылки
- Компьютерная надежда (2018). Кольцевая топология. Взято с: computerhope.com.
- Амар Шекхар (2016). Что такое кольцевая топология? Преимущества и недостатки кольцевой топологии. Fossbytes. Взято с: fossbytes.com.
- Техопедия (2019). Кольцевая топология. Взято с: потолокpedia.com.
- Топология компьютерной сети (2019). Преимущества и недостатки кольцевой топологии. Взято с: computernetworktopology.com.
- Ороск (2019). Кольцевая топология. Взято с: orosk.com.
Топологии сетей: шина, звезда, кольцо
Шина, звезда, кольцо — это методы объединения компьютерного оборудования в единую сеть.
Введение
Сетевой топологией является метод отображения конфигурации сети, схематическое представление сети и взаимных связей между оборудованием, которое входит в её состав. Сетевая топология может быть представлена следующими видами:
- Физическая топология, представляющая фактическое расположение оборудования и взаимные связи между сетевыми узлами.
- Логическая топология, представляющая сигнальное взаимодействие в области физической топологии.
- Информационная топология, представляющая описание движения потоков информации внутри сети.
- Топология регулирования обменов, описывающая принципы переадресации прав на использование сети.
То есть, сам термин топология сети означает методы соединения компьютерного оборудования в единую сеть. Помимо этого, понятие топологии состоит из множества правил, определяющих местоположение компьютеров, методы прокладки кабеля, методы размещения связующего оборудования и ещё много другого. На текущий момент сформированы и опробованы на практике следующие типы базовых топологий:
Топология «шина»
Топология шина, именуемая также топологией общая шина или магистраль, подразумевает применение единого кабеля, к которому подключена каждая рабочая станция, как показано на рисунке ниже.
Рисунок 1. Топология «шина». Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Единый общий кабель может использоваться каждой станцией по очереди. Каждое сообщение, посылаемое какой-либо рабочей станцией, может приниматься и прослушиваться всеми другими рабочими станциями, которые подключены к этой сети. Из данного потока сообщений все рабочие станция отбирают адресованные только им сообщения. К преимуществам топологии «шина» следует отнести следующие аспекты:
- Сравнительно простая настройка.
- Относительно простой монтаж и небольшая стоимость, особенно когда все рабочие станции расположены сравнительно недалеко друг от друга.
- Неисправность на одной или нескольких рабочих станциях никак не влияет на работоспособность всей сети.
Недостатками топологии «шина» считаются следующие обстоятельства:
- Неисправности в самой шине (в любом её месте), такие как, например, обрыв кабеля, выход из строя сетевых коннекторов, ведут к полному отказу сети.
- Достаточно сложный процесс поиска неисправностей.
- Низкий уровень производительности, поскольку в любой момент времени только один компьютер способен транслировать данные в сеть, с возрастанием количества рабочих станций производительность сети снижается.
- Наличие плохой масштабируемости, так как чтобы добавить новую рабочую станцию нужно менять участки имеющейся шины.
Как раз по топологии «шина» были построены локальные сети на коаксиальном кабеле. В этом варианте в качестве шины использовались отрезки коаксиального кабеля, соединяемые Т-коннекторами. Шину требовалось проложить через все помещения, и она должна была подходить к каждому компьютеру. Боковой отвод Т-коннектора нужно было вставить в разъем на сетевой карте. Сегодня такой тип топологии сети безнадежно устарел и его почти везде заменили топологией «звезда», использующей витую пару. Тем не менее оборудование под коаксиальный кабель еще можно встретить в некоторых организациях.
Топология «кольцо»
«Кольцо» является топологией локальной сети, где рабочие станции подключаются последовательно друг к другу и образуют замкнутое кольцо. Информационные данные транслируются от одной рабочей станции к другой по одному направлению, то есть по кругу. Все персональные компьютеры работают как повторители, транслируя сообщения к следующему компьютеру, то есть данные должны передаваться от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Когда компьютер получает информацию, которая предназначена для другого компьютера, то он транслирует её далее по кольцу. В противном случае, то есть, если информация предназначена ему, то она далее не передаётся.
К достоинствам кольцевой топологии следует отнести:
- Простоту установки.
- Фактически полное отсутствие дополнительного оборудования.
- Устойчивое функционирование без заметного падения скорости информационного обмена при интенсивной загрузке сети.
Тем не менее, кольцевая топология обладает и определёнными недостатками:
- Все рабочие станции обязаны принимать активное участие в пересылке информации. Если выходит из строя хотя бы одна из рабочих станций или происходит обрыв кабеля, то работа всей сети прекращается.
- При подключении новой рабочей станции требуется краткосрочное прекращение работы всей сети, так как при установке нового персонального компьютера кольцо необходимо разомкнуть.
- Наличие сложной процедуры конфигурирования и настройки.
- Сложная процедура поиска неисправностей.
Кольцевая топология сети применяется достаточно нечасто. Она в основном используется в оптоволоконных сетях стандарта Token Ring.
Топология «звезда»
«Звезда» является топологией локальной сети, в которой все рабочие станции присоединяются к центральному устройству, то есть, коммутатору или маршрутизатору. Центральное устройство управляет пересылкой информационных пакетов во всей сети. Все компьютеры через сетевую карту подключены к коммутатору отдельным кабелем, как показано на рисунке ниже.
Рисунок 2. Топология «Звезда». Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Если возникает необходимость, то можно объединить целый набор сетей с топологией «звезда». В итоге может быть получена конфигурация сети с древовидной топологией. Древовидная топология применяется, как правило, в крупных организациях. Топология типа «звезда» на текущий момент превратилась в основную при формировании локальных сетей. Это объясняется наличием у неё следующих достоинств:
- Отказ в работе одной рабочей станции или повреждение ее кабеля никак не отражается на работе всей сети в целом.
- Сеть обладает отличной масштабируемостью. Для подсоединения новой рабочей станции достаточно проложить от коммутатора отдельный кабель.