4. Многозначность понятия топологии
Топология сети указывает не только на физическое расположение компьютеров, как часто считают, но, что гораздо важнее, на характер связей между ними, особенности распространения информации, сигналов по сети. Именно характер связей определяет степень отказоустойчивости сети, требуемую сложность сетевой аппаратуры, наиболее подходящий метод управления обменом, возможные типы сред передачи (каналов связи), допустимый размер сети (длина линий связи и количество абонентов) необходимость электрического согласования и многое другое.
Более того, физическое расположение компьютеров, соединяемых сетью, почти не влияет на выбор топологии. Как бы ни были расположены компьютеры, их можно соединить с помощью любой заранее выбранной топологии (Рисунок 12).
Рисунок 12 — Примеры использования разных топологий
В том случае, если соединяемые компьютеры расположены по контуру круга, они могут соединяться, как звезда или шина. Когда компьютеры расположены вокруг некоего центра, их допустимо соединить с помощью топологий шина или кольцо. Наконец когда компьютеры расположены в одну линию, они могут соединяться звездой или кольцом. Другое дело, какова будет требуемая длина кабеля.
Строго говоря, в литературе при упоминании о топологии сети, авторы могут подразумевать четыре совершенно разные понятия, относящиеся к различным уровням сетевой архитектуры:
физическая топология (географическая схема расположения компьютеров и прокладки кабелей). В этом смысле, например, пассивная звезда ничем не отличается от активной, поэтому ее нередко называют просто звездой.
логическая топология (структура связей, характер распространения сигналов по сети). Это наиболее правильное определение топологии.
топология управления обменом (принцип и последовательность передачи права на захват сети между отдельными компьютерами).
информационная топология (направление потоков информации, передаваемой по сети).
Например, сеть с физической и логической топологией шина может в качестве метода управления использовать эстафетную передачу права захвата сети (быть в этом смысле кольцом) и одновременно передавать всю информацию через выделенный компьютер (быть в этом смысле звездой). Или сеть с логической топологией шина может иметь физическую топологию звезда (пассивная) или дерево (пассивное).
Сеть с любой физической топологией, логической топологией, топологией управления обменом может считаться звездой в смысле информационной топологии, если она построена на основе одного сервера и нескольких клиентов, общающихся только с этим сервером. В данном случае справедливы все рассуждения о низкой отказоустойчивости сети к неполадкам центра (сервера). Точно так же любая сеть может быть названа шиной в информационном смысле, если она построена из компьютеров, являющихся одновременно как серверами, так и клиентами. Такая сеть будет мало чувствительна к отказам отдельных компьютеров.
Шинная топология: преимущества и недостатки.
Шины топологии (принцип работы, преимущество и недостаток) Шинная топология часто применяется в небольших простых или временных сетевых инсталляций.
В типичной сети шинной топологией кабель содержит одну или более пар проводников а активные схемы усиления сигнала или передачи его к одному ПК и к другому отсутствуют.
Шинная топология является пассивной.
Когда одна машина посылает сигнал по кабелю все другие узлы получают эту информацию но только один из них адрес которого закодирован в сообщения принимает ее а остальные отбрасывают ее.
В каждый момент времени отправлять сообщение может только один ПК, поэтому число подключенных к сети машин значительно влияет на ее быстродействие. Перед передачей Д. ПК должен ожидать освобождение шины, указанные факторы действуют также в кольцевой звездообразных сетях.
Еще одним серьезным фактором является конечная нагрузка так как шинная топология пассивна электрический сигнал от передающего ПК свободно путешествует по всей длине кабеля без а конечной нагрузки сигнал достигает конца кабеля отражается и идет в обратном направление, такое эхо отражение и путешествие сигнала называется зацикливанием Ringing.
Для предотвращения подобного явления с обеих сторон кабеля устанавливается а конечная нагрузка (терминаторы). Терминаторы — поглощают электрический сигнал и предотвращает отражения.
Преимущества шинной топологий.
1. она надежно работает в сетях, проста в использование, и понятна.
2. шина требует меньше кабеля чем в других топологиях, следовательно, она дешевле.
3. она легка масштабирована.
4. для расширения шинной топологии можно использовать повторитель (Repeater) усиливает сигналы и позволяет передавать его но большие расстояния.
Недостатки шинной топологии.
1. при большом кол-ве ПК, мощность передачи инф. значительно снижается.
2. трудность диагностики такой сети.
Звездообразная топология: преимущества и недостатки.
Звезда образная топология (принцип работы, преимущество и недостаток). В топологии типа звезда все кабели идут к ПК от центрального узла где они подключаются к концентратору.
Принцип работы. Каждый ПК с топологией типа звезда, взаимодействует с центральным концентратором который передает сообщение всем ПК, (в звезда образной широко вещательной рассылкой) или только к ПК адресату в коммутированной звезда образной сети.
Активный концентратор регенерирует электрический сигнал и посылает его ко всем подключенным ПК, такой тип концентратора часто называют много портовым повторителем.
Для работы таких активных концентраторов и коммутаторов требуется питание от сети. Пассивный коммутатор, например: коммутационная кабельная панель или коммутационный блок действуя как точка соединения не усиливая и не регулирует эл. сигнал, следовательно, не требует электропитания.
В топологии звезда используются различными видами кабеля:
Для расширения топологии звезда вместо одного из узлов подключает еще один концентратор и т.д.
“+”Преимущества звезда образной топологии.
1. простая модификация и добавления ПК, не нарушая остальной ее части.
2. центральный концентратом может являться как средство для диагностики сети как для мониторинга и управления сети.
4. применение нескольких типов кабеля.
“-”Недостатки звезда образной топологии.
1. при отказе центрального концентрата не работоспособная становится вся сеть.
2. многие сети с топологией звезда требует применение на центральном узле устройство для ретрансляции широко вещательных сообщений или коммутации сетевого трафика.
Кольцевая топология: преимущества и недостатки.
Сети с кольцевой топологией (принцип работы, преимущество и недостаток). В кольцевой сети каждый ПК связан с последующим а последующий с первым.
Кольцевая топология применяет в сетях требующая резервирования полосы пропускания для критичных по времени средств. Например: для передаче аудио и видео. В высокопроизводительных сетях а также при большом числе обращающихся к сети клиентов что требует ее высокой пропускной способности.
Полосой пропускания называется способность среды передачи Д. передавать определенный объем информации.
Принцип работы. В сети с кольцевой топологией каждый ПК соединяется с другим ПК, ретранслирующие ту информацию которую он получает от первого ПК.
Благодаря такой информации сеть является активной и в ней не возникает потери сигнала как в сетях шинных топологий, кроме того, нет необходимости в а конечных нагрузках, так как нет конца у сети.
Не которые сети с кольцевой топологией используют метод эстафетной передачи, короткое специальное сообщение маркер циркулирует по кольцу пока ПК не пожелает передать информацию другому узлу. Он модифицирует маркер добавляет электронные адрес и Д. а затем отправляет их по кольцу каждый из ПК последовательно получает данный маркер с добавленной информацией и передает его соседней машине, пока электронный адрес не совпадет с адресом ПК получателя, или маркер не вернется к отправителя.
Получивший сообщение ПК возвращает отправителю ответ, подтверждающий принятие док-та тогда отправитель создает еще один маркер и отправляет его в сеть, что позволяет другой станций перехватить маркер и начать передачу, маркер циркулирует по кольцу пока какая либо из станций не будет готова к передаче и не захватит его.
В других сетевых средах применяются два кольца в противоположных направлениях токая структура способствует восстановлению сети.
“+”Преимущества кольцевой топологий.
1. нет возможности монополизировать сеть, одним узлом т.к все ПК имеют равный доступ к маркеру.
2. справедливое совместное использование сети и обеспечивает постепенное снижение ее производительности в случае увеличения числа пользователей и перегрузки.
“-”Недостатки кольцевой топологии.
1. отказ одного ПК может повлиять на работоспособность сети в целом.
2. кольцевую сеть трудно диагностировать.
3. добавление или удаления ПК вынуждает разрывать сеть.
Смешанные топологии: преимущества и недостатки.
Смешанные топологии, шина звезда образная, звезда образная кольцевая.
Шина звезда образная топология комбинирует сеть типа звезда и шина связывая несколько концентратов, шинами магистрациями. Если один из ПК отказывает концентратор может выявить неисправный узел и изолировать отказавшую машину при отказе концентратора соединенные с ним ПК не смогут взаимодействовать с сетью. А шина разомкнется на два несвязанных друг друга символов.
Звезда образная кольцевая топология (которую также называют кольцом соединения типа звезда) включает в себя сетевые кабели которые прокладываются на аналогична звезда образные сети, но в центральном концентраторе реализуется кольцо. И ее преимущество: с внутренним концентратором можно соединить внешний, тем самым можно расширив петлю внутреннего кольца.
Физическая сотовая топология: преимущества и недостатки.
Ячеистая сотовая топология характеризуется наличием избыточных связей между устройствами.
Например, в истинной сети с сеточной структурой mesh существует прямая связь между всеми устройствами сети, для большого числа устройств схема оказывается неприемлемой, большинство сотовых сетей, не являются истинными ячеистыми структурами, а представляют собой гибридные сотовые сети, содержащие некоторые избыточные связи.
Инсталляция сотовой сети, при увеличении числа устройств при инсталляции сети сотовой топологий значительно затрудняется что связана с большим числом соединений, например: сеть, объединяющая всеволиш 6 узлов, потребует 15 соединений, 5+4+3+2+1 а сети из 7 узлов, потребует 21 соединение, 6+5+4+3+2+1.
Диагностика и реконфигурация сотовой сети. Сотовая сеть просты в диагностике и чрезвычайно отказоустойчива, отказ кабеля, влияет на такую топологию гораздо меньшей степени, чем на другую любую.
Избыточные связи позволяют передавать информацию но различным маршрутам, при увеличении числа устройств, сложность конфигурации подобной сети, как и ее инсталляция, увеличиваются в геометрической прогрессий.
Преимущества сотовой топологии:
2.гарантированная пропускная способность канала связи.
Недостатки сотовой топологии
1.сложность инсталляции и реконфигурации
2.стоимость поддержки избыточных каталогов
1 LAN — local area network.
2 MAN — metropolitan area network.
4 МАС – адрес — это уникальный идентификатор, сопоставляемый с различными типами оборудования для компьютерных сетей. Большинство сетевых протоколов канального уровня используют одно из трёх пространств MAC-адресов, управляемых IEEE: MAC-48, EUI-48 и EUI-64. Адреса в каждом из пространств теоретически должны быть глобально уникальными. Не все протоколы используют MAC-адреса, и не все протоколы, использующие MAC-адреса, нуждаются в подобной уникальности этих адресов.
5 Концентратор — сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна.
6 Fast Ethernet (IEEE802.3u, 100BASE-X) — набор стандартов передачи данных в компьютерных сетях, со скоростью до 100 Мбит/с, в отличие от обычного Ethernet (10 Мбит/с)
7 Коллизия — это наложение двух и более кадров (пакетов) от станций, пытающихся передать кадр в один и тот же момент времени.
8 FDDI (англ. Fiber Distributed Data Interface — распределённый волоконный интерфейс данных) — стандарт передачи данных в локальной сети, протянутой на расстоянии до 200 километров. Стандарт основан на протоколе Token Ring. Кроме большой территории, сеть FDDI способна поддерживать несколько тысяч пользователей.
9 Token ring — «маркерное кольцо», архитектура кольцевой сети с маркерным (эстафетным) доступом.