Топология компьютерных сетей
По принципу организации передачи данных сети можно разделить на:
1. Последовательные —передача данных выполняется последовательно отодного узла к другому, и каждый узел транслирует принятые данные дальше. К этому типу относятся все глобальные, региональные и многие локальные сети;
2. Широковещательные —в каждый момент времени передачу ведеттолько один узел, остальные узлы только принимают информацию. К этому типу сетей относится значительная часть ЛВС, использующая один общий канал связи (моноканал) или одно общее пассивное коммутирующее устройство.
По типу коммуникационной среды сети можно разделить на:
1. Сети с моноканалом —данные могут следовать только по одному пути.Все пакеты доступны всем абонентам сети, но использовать пакет может только абонент, чей адрес указан в пакете. Такие сети называют также сетями с селекцией информации.
2. Сemu с маршрутизацией информации —в процессе передачи данных в
| Рис. 5. Основные топологии |
| такая топология, когда к незамкнутому каналу (шине) компьютеры, которые называются сетевыми узлами или |
ТФУПД Занятие №2. Классификация компьютерных сетей.
каждом узле происходит выбор пути дальнейшего движения.
Классификация сетей по топологии (греч. mono — место и логос — слово, учение)
— геометрии соединения компьютеров между собой (рис. 5).
Способ соединения компьютеров в сеть называют топологией сети, а правила обмена данными называют протоколом.
Понятие топология характеризует тип и способ соединения компьютеров в сети. Выбор топологии определяется, в частности, планировкой помещения, в котором разворачивается сеть. Кроме того, большое значение имеют затраты на приобретение и установку сетевого оборудования.
Основные виды топологии ЛС:
Шинной называетсяпоочередно подключаются абонентами сети.
Шинная топология предусматривает соединение компьютеров посредством одного кабеля. Аналогично шине данных в ПК сетевой кабель становится определяющим элементом такой сети. Отсюда такое название топологии.
Благодаря своей простоте шинная топология снижает расход кабеля, что соответственно уменьшает общие расходы на оборудование ЛВС. Другим ее преимуществом является удобство расширения, выражающееся в том, что подключение и отключение машин не требует прерывания работы сети.
К сожалению, шинная топология имеет и ряд существенных недостатков. Незначительный дефект кабеля может парализовать работу всей сети. С другой стороны, в этом случае довольно сложно отследить как брак, допущенный во время монтажа сети (обрыв и перегиб кабеля), так и неполадки, возникающие при эксплуатации (например, недостаточно плотное вхождение кабеля в разъемы).
Еще один недостаток – малая пропускная способность передачи данных и конфликты при передаче данных.
Кольцевой называется топология,когда информация передается от абонента кабоненту по замкнутому каналу (кольцу) только в одном направлении.
Топология типа «кольцо», или кольцеобразная топология, предусматривает объединение всех компьютеров с помощью кабельной системы, имеющей форму замкнутого контура. Преимущество ее в простоте развертывания сети, но при этом сохраняются и описанные выше недостатки. В частности, повреждение кабеля на участке между двумя компьютерами ЛВС приводит к выходу из строя всей кольцеобразной сети. Сохраняется и возможность конфликтов при передаче данных.
По этой причине кольцеобразная топология в чистом виде почти нигде не используется.
ТФУПД Занятие №2. Классификация компьютерных сетей.
Звездообразной называется топология,при которой компьютеры соединены междусобой не непосредственно, а через специальное устройство – концентратор, или хаб.
Топология типа «звезда», или звездообразная топология, представляет собой более дорогостоящую, но и более производительную структуру. В этом случае каждый компьютер, в том числе и сервер, соединяется сегментом кабеля с центральным концентратором (хабом).
Основным преимуществом такой топологии является ее устойчивость к сбоям, возникающим вследствие неполадок на отдельных ПК или из-за повреждения сетевого кабеля. В этом случае только компьютер, находящийся в несправном сегменте, не сможет участвовать в обмене данными по сети, а на работу остальных машин этот отказ никак не повлияет.
Еще одним преимуществом схемы является ее большая производительность, обусловленная высокой скоростью передачи информации. Работу с такой скоростью выдерживает и кабель на основе витой пары.
Можно сказать, что топология сетей – это геометрическая схема соединения узлов
Одной их характеристик сети является ее надежность. С точки зрения надежности, предпочтительнее топология звезда, т.к. при выходе из строя какого-либо участка сети, например, сетевого кабеля, остальная сеть остается работоспособной в отличие от топологий шина и кольцо.
Однако из-за наличия концентратора такая сеть может оказаться дороже, да и ремонт или замена концентратора дороже замены вышедшего из строя куска кабеля и, как правило, занимает больше времени.
Основная функция концентратора состоит в объединении пользователей в одинсетевой сегмент. Кроме этого, данные устройства могут обеспечивать функции центрального узла сети, осуществляющего задачу управления, играть важную роль в системе защиты сети и поддерживать целый ряд стандартов. Концентраторы бывают разных видов и размеров и могут работать как в сети, состоящей из нескольких компьютеров в школьном кабинете информатики или небольшой фирме, так и в сети с сотнями компьютеров, охватывающей комплекс зданий.
Компьютер подключается к сети с помощью сетевой карты (сетевого адаптера). Сетевая карта устанавливается в один из свободных слотов материнской платы.
Рис.6. Сетевые топологии
Сети с шинной топологией (рис.7.) (линейной, англ. bus) используют линейный моноканал для передачи данных. Все узлы подсоединяются через интерфейсные платы. Данные от передающего узла распространяются по шине в обе стороны. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано. Промежуточные узлы информацию не ретранслируют.
ТФУПД Занятие №2. Классификация компьютерных сетей.
К достоинствам такой сети относится то, что ее легко расширять и адаптировать к различным системам, она устойчива к неисправностям на отдельных узлах. Недостатки шинной топологии — загруженность канала связи и слабая защищенность информации.
Рис.7. Шинная топология сети Рис.8. Кольцевая топология сети
В сети с кольцевой топологией (рис.8) (петлевой, англ. ring) все узлы соединены каналами связи в единое замкнутое кольцо (петлю). Передача данных производится от узла к узлу в одном направлении, причем каждый узел ее ретранслирует.
Достоинство такой топологии—простота подключения новой ВМ к сети. Недостатки кольцевой топологии—загруженность канала связи,слабаязащищенность информации.
В сети с радиальной ( рис.9) (звездообразной, англ. star) топологией вся информация передается через центральный узел. В случае с активным центром (сервером, маршрутизатором), он ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети. К серверу подключаются рабочие станции с независимыми каналами связи.
Рис.9. Радиальная топология с активным центром Достоинство радиальной топологии с активным центром—простота
подключения новой ВМ к сети, хорошая защищенность информации, большая пропускная способность системы. Недостатки этой топологии: большая загруженность сервера; полная потеря работоспособности сети при отказе сервера; большая протяженность линий связи; отсутствие гибкости в выборе пути передачи информации.
Используются и широковещательные радиальные сети с пассивным центром.
Вместо центрального сервера в таких сетях устанавливается коммутирующее устройство (концентратор) обеспечивающий подключение одного передающего канала сразу ко всем остальным. Недостатками топологии по сравнению с радиальной топологией с активным центром являются меньшая пропускная способность, и слабая защищенность передаваемой информации.
Полносвязные, иерархические и сети со смешанной топологией в процессепередачи данных в каждом узле пути требуют выбора дальнейшего движения (маршрутизации).
В общем случае топологию многосвязной ВС можно представить на примере топологии «сетка» (рис.10).
ТФУПД Занятие №2. Классификация компьютерных сетей.
Рис.10. Обощенная структура ВС
В структуре такой сети можно выделить коммуникационную и абонентскую подсети. Коммуникационная подсеть является ядром ВС, связывающим PC и серверы сети друг с другом. Звенья коммуникационной подсети (узлы коммутации) связаны между собой магистральными каналами связи, обладающими высокой пропускной способностью. В больших сетях коммуникационную подсеть называют сетью передачи
Звенья абонентской подсети (серверы, рабочие станции) подключаются к узлам коммутации абонентскими (среднескоростными) каналами связи.
Вопросы и задания
1. Чем отличаются централизованные и распределенные ВС?
2. Дайте классификацию ВС по радиусу действия.
3. Дайте определения сервера и рабочей станции.
4. Как осуществляется взаимодействие компьютеров в одноранговой сети?
5. Как осуществляется взаимодействие компьютеров в сети с выделенным сервером?
6. Чем отличаются последовательные и широковещательные ВС?
7. Чем отличаются сети с моноканалом от сетей с маршрутизацией информации?
8. Что такое топология сети?
9. Опишите топологии «шина», «кольцо».
10. В чем отличие топологий «звезда» с активным и пассивным центром?
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)