Линейная топология компьютерных сетей

1. Линейная топология

В простейшей линейной топологии узлы сети образуют одномерный мас- сив и соединены в цепочку (рис. 5.1). Линейная топология характеризуется следующими параметрами: D = N – 1; d = 2; I = N – 1; B = 1. Рис. 5.1. Линейная топология Линейная топология не обладает свойством полной симметричности, по-скольку узлы на концах цепочки имеют только одну коммуникационную линию, т. е. их порядок равен 1, в то время как порядок остальных узлов равен 2. Время пересылки сообщения зависит от расстояния между узлами, а отказ одного из них способен привести к невозможности пересылки сообщения. По этой причине в линейных СМС используются отказоустойчивые узлы, которые при отказе изолируют себя от сети, позволяя сообщению миновать неисправный узел.

2. Кольцевые топологии

Стандартная кольцевая топологияпредставляет собой линейную цепочку, концы которой соединены между собой (рис. 5.2,а). В зависимости от числа каналов между соседними узлами (один или два) различаютоднонаправленные идвунаправленныекольца. Кольцевая топология характеризуется следующими па-раметрами: а б в Рис. 5.2. Кольцевые топологии: а – стандартная; б – хордальная; в – с циклическим сдвигом связей Кольцевая топология менее популярна, чем линейная, поскольку добавле-ние или удаление узла требует демонтажа сети. Для уменьшения большого диаметра кольцевой сети добавляются линии связи в виде хорд, соединяющих определенные узлы кольца. Подобная топология называется хордальной. Если хорды соединяют узлы с шагом 1 или , то диаметр сети уменьшается вдвое. На рис. 5.2,б показана хордальная кольцевая сеть с шагом 3. Топологию кольца имеют сети Token Ring, разработанные фирмой IBM, а также вычислительные системы KSR 1 и SCI. Дальнейшее увеличение порядка узлов приводит к сокращению тракта пе-редачи сообщений. Примером такой топологии служит показанная на рис. 5.2, в топология с циклическим сдвигом связей. Здесь стандартная кольцевая топология с N узлами дополнена соединениями между всеми узлами i и j, для которых |i – j| совпадает с целой степенью числа 2. Алгоритмы маршрутизации для подобной сети чрезвычайно эффективны, однако порядок узлов по мере разрастания сети увеличивается.

3. Звездообразная топология

Звездообразная сетьобъединяет множество узлов первого порядка посред-ством специализированного центрального узла – концентратора (рис. 5.3). Топо-логия характеризуется такими параметрами:D= 2;d=N – 1;I=N – 1;B= 1. Звездообразная организация узлов и соединений редко используется для объединения процессоров многопроцессорной ВС, но хорошо работает, когда поток информации идет от нескольких вторичных узлов, соединенных с одним первичным узлом (например, при подключении терминалов). Общая пропускная способность сети ограничивается быстродействием концентратора. Рис. 5.3. Звездообразная топология Основное преимущество звездообразной схемы в том, что конструктивное исполнение узлов на концах сети может быть очень простым.

Источник

Лекция 11. Компьютерные сети

Компьютерная сеть (англ. Computer NetWork, от net — сеть и work — работа) — совокупность компьютеров, соединенных с помощью каналов связи и средств коммутации в единую систему для обмена сообщениями и доступа пользователей к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети.

Компьютерную сеть представляют как совокупность узлов (компьютеров и сетевого оборудования) и соединяющих их ветвей (каналов связи). Ветвь сети — это путь, соединяющий два смежных узла. Различают узлы оконечные, расположенные в конце только одной ветви, промежуточные, расположенные на концах более чем одной ветви, и смежные — такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов. Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами.

Логический и физический способы соединения компьютеров, кабелей и других компонентов, в целом составляющих сеть, называется ее топологией. Топология характеризует свойства сетей, не зависящие от их размеров. При этом не учитывается производительность и принцип работы этих объектов, их типы, длины каналов, хотя при проектировании эти факторы очень важны.

СПРАВКА. Топология как математическое понятие: Топология (от греч. topos — место и . логия), раздел математики, изучающий топологические свойства фигур, т. е. свойства, не изменяющиеся при любых деформациях, производимых без разрывов и склеиваний. Примерами топологических свойств фигур являются размерность, число кривых , ограничивающих данную область и т. д. Так, окружность, эллипс, контур квадрата имеют одни и те же топологические свойства, т. к. эти линии могут быть деформированы одна в другую описанным выше образом; в то же время кольцо и круг обладают различными топологическими свойствами: круг ограничен одним контуром, а кольцо —двумя. (Советский энциклопедический словарь. «Советская энциклопедия», 1979).

Наиболее распространенные виды топологий сетей:

Линейная сеть. Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.

Кольцевая сеть. Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви.

Древовидная сеть. Сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь.

Звездообразная сеть. Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.

Ячеистая сеть. Сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними.

Важнейшая характеристика компьютерной сети — её архитектура.

Архитектура сети — это реализованная структура сети передачи данных, определяющая её топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, её адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик.

Наиболее распространённые архитектуры:

• Ethernet (англ. ether — эфир) — широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать все сообщения. Топология — линейная или звездообразная. Скорость передачи данных 10 или 100 Мбит/сек.
• Arcnet (Attached Resource Computer Network — компьютерная сеть соединённых ресурсов) — широковещательная сеть. Физическая топология — дерево. Скорость передачи данных 2,5 Мбит/сек.
• Token Ring (эстафетная кольцевая сеть, сеть с передачей маркера) — кольцевая сеть, в которой принцип передачи данных основан на том, что каждый узел кольца ожидает прибытия некоторой короткой уникальной последовательности битов — маркера — из смежного предыдущего узла. Поступление маркера указывает на то, что можно передавать сообщение из данного узла дальше по ходу потока. Скорость передачи данных 4 или 16 Мбит/сек.
• FDDI (Fiber Distributed Data Interface) — сетевая архитектура высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи — 100 Мбит/сек. Топология — двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное количество станций в сети — 1000. Очень высокая стоимость оборудования.
• АТМ (Asynchronous Transfer Mode) — перспективная, пока ещё очень дорогая архитектура, обеспечивает передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи до 2,5 Гбит/сек. Линии связи оптические.

Источник