Топология компьютерной сети
Структурно компьютерную сеть можно представить в виде множества рабочих станций и серверов, соединенных каналами связи. Разные виды топологий связей имеют свои преимущества и недостатки. Выбирать топологию сети следует так, чтобы она максимально соответствовала структуре организации и ее экономическим возможностям. Среди множества возможных конфигураций связей различают полно- и неполносвязные.
Рис. 1.1. Полносвязная топология
Полносвязная топология (рис.1.1.): каждый узел сети непосредственно связан со всеми остальными. Для объединения N узлов необходимо N * (N – 1) / 2 связей. Достоинства: высокая надежность за счет большого количества резервных связей – от каждого узла к любому другому существует 1 + (N – 2)2 путей. Такая топология может применяться на магистралях сетей с небольшим количеством соединяемых узлов (коммутаторов, маршрутизаторов). Недостатки: низкая экономическая эффективность из-за большого количества связей.
Все остальные топологии являются неполносвязными. Из них наиболее распространены следующие:
Рис. 1.2. Неполносвязная (ячеистая) топология
Ячеистая топология (рис.1.2.). Получается из полносвязной путем удаления из нее части дублирующихся связей. Достоинства: для наиболее важных частей сети обеспечивается надежность за счет резервирования связей. Недостатки: те же, что и у полносвязной топологии. Используется для соединения большого количества узлов (обычно – коммутирующих устройств).
Топология «общая шина». Компьютеры подключаются к общему коаксиальному кабелю по принципу «монтажное или» (рис.1.3.).
Рис. 1.3. Топология «общая шина»
Сигнал от каждого компьютера распространяется в обе стороны.
Достоинства: дешевизна, простота проводки и подключения компьютеров.
Недостатки: низкая надежность – при нарушении целостности общего кабеля или одного из многочисленных разъемов вся сеть становится неработоспособной.
Сервера и рабочие станции подключаются к общему коммутирующему устройству (К). Информация может передаваться двумя способами: всем рабочим станциям (если коммутирующее устройство – концентратор Ethernet), конкретной рабочей станции, которой эта информация предназначена (если коммутирующее устройство – коммутатор или маршрутизатор).
Кроме того, коммутирующее устройство может обрабатывать передаваемые данные, например, фильтровать их.
Достоинства: надежность сети. При выходе из строя луча звезды коммутирующее устройство может отключить неработающую станцию, а вся остальная сеть останется работоспособной.
Недостатки: за счет использования индивидуальных связей расходуется больше кабеля, чем в топологии «общей шины», кроме того, необходимо коммутирующее устройство, поэтому стоимость сети возрастает.
Данные передаются от одного компьютера другому (с помощью их сетевых адаптеров) по кольцу, пока не достигнут станции-адресата. Станция-адресат копирует пакет данных в свой буфер, ставит на нем пометку о корректном приеме, и отправляет дальше по кольцу. Когда пакет сделает полный оборот по кольцу, он вернется к станции-отправителю, которая прочтет информацию, добавленную в пакет получателем, и уничтожит пакет.
Достоинства: Наличие обратной связи удобно для организации тестирования связности сети и поиска некорректно работающих узлов.
Недостатки: выход из строя любой станции или повреждение кабеля выводят из строя всю сеть. При обычном выключении РС пассивный переключатель ее сетевого адаптера замыкается, сохраняя целостность кольца.
Для повышения надежности используется топология «двойное кольцо». Она образуется при введении в топологию обычного кольца резервного кабеля и устройств реконфигурации сети, представляющих собой пассивные переключатели.
Рис. 1.6. Топология «двойное кольцо» – исключение участка кабеля
В случае неисправности участка кабеля или рабочей станции переключатели соседних РС замыкаются, кольцо разворачивается, исключая поврежденный участок кабеля или станцию (рис.1.6. и рис.1.7.).
Рис. 1.7. Топология «двойное кольцо» – исключение неисправной станции
Топология «древовидная структура»( рис.1.8.).
Образуется соединением между собой нескольких звездообразных топологий.
Рис. 1.8. Топология «древовидная структура»
К – коммутирующее устройство.
В настоящее время такая структура является наиболее распространенной как в локальных, так и в глобальных сетях, так как при выходе из строя отдельной ветви «дерева» остальная часть сети остается работоспособной в большей мере, чем в других топологиях.
Достоинства: большая надежность, соответствие реальной структуре информационных потоков.
Четыре рассмотренные топологии являются базовыми, на их основе строятся реальные сети – как объединение тех базовых технологических решений, которым в наибольшей степени соответствует структура конкретной организации. Получаемые в результате топологии называют смешанными.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Ячеистая (сетевая) топология
Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обмена данными между двумя компьютерами может потребоваться транзитная передача данных через другие узлы сети.
Рассмотрим некоторые виды неполносвязных топологий. Выделим несколько базовых технологий: шина, звезда, кольцо, ячеистая. Сами по себе базовые топологии не сложны, однако на практике часто встречаются довольно сложные их комбинации.
Ячеистая топология получается из полносвязной путем удаления некоторых связей. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для крупных сетей. Сеть с ячеистой топологией обладает высокой избыточностью и надежностью, так как каждый компьютер в такой сети соединен с каждым другим отдельным кабелем. Сигнал от компьютера-отправителя до компьютера – получателя может проходить по разным маршрутам, поэтому разрыв кабеля не сказывается на работоспособности сети. Основной недостаток – большие затраты на прокладку кабеля, что компенсируется высокой надежностью и простотой обслуживания.
Рис.4.2.1 Ячеистая топология.
Ячеистая топология применяется в сочетании с другими топологиями при построении больших сетей.
При топологии звезда (рис.4.2.2) все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному устройству, называемому концентратором (hub). В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. В качестве концентратора может выступать как универсальный компьютер, так и специализированное устройство.
В настоящее время концентратор стал одним из стандартных компонентов сети. В сетях с топологией звезда он, например, служит центральным узлом. Концентраторы делятся на пассивные и активные. Активные регенерируют и передают сигналы так же как репитеры (повторители). Их называют многопортовыми повторителями. Обычно они имеют от 8 до 12 портов для подключения компьютеров. Активные концентраторы подключают к электрической сети. К пассивным концентраторам относятся монтажные или коммутирующие панели. Они просто пропускают через себя сигнал, не усиливая его и не восстанавливая. Пассивные концентраторы не надо подключать к электросети.
Рис.4.2.2 Звездообразная топология.
Недостатки этой топологии: высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения специализированного центрального устройства. Кроме того наращивание сети ограничивается количеством портов концентратора. Главное преимущество этой топологии перед шиной – более высокая надежность. Выход из строя одного или нескольких компьютеров на работу сети не влияет. Любые неприятности с кабелем касаются только того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора приводит к падению сети. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.
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)