Топология шина
Данная топология относится к наиболее простым и широко распространённым топологиям. В ней используется один кабель, именуемый сегментом или магистралью, вдоль которого подключены все компьютеры сети (рисунок 1).
Рисунок 1 — Простая сеть с топологией «шина»
В сети с топологией «шина» данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам, находящимся в сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах. Причём в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу.
Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, её производительность зависит от их количества. Чем их больше, то есть чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее работает сеть.
Однако вывести прямую зависимость между пропускной способностью сети и количеством компьютеров в ней нельзя. Ибо, кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество факторов, в том числе:
- — характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети;
- — частота, с которой компьютеры передают данные;
- — тип работающих сетевых приложений;
- — тип сетевого кабеля;
- — расстояние между компьютерами в сети.
Шина — пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выходит из строя, это не скажется на работе других рабочих станций. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.
В случаях, когда в сети происходят неполадки, сами по себе компьютеры остаются полностью работоспособными, но до тех пор, пока сегмент разорван, они не могут взаимодействовать друг с другом.
Достоинства топологии «шина»:
- — простота настройки;
- — относительная простота монтажа и дешевизна, если все рабочие станции расположены рядом;
- — выход из строя одной или нескольких рабочих станций никак не отражается на работе всей сети.
Недостатки топологии «шина»:
- — неполадки шины в любом месте (обрыв кабеля, выход из строя сетевого коннектора) приводят к неработоспособности сети;
- — сложность поиска неисправностей;
- — низкая производительность — в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть, с увеличением числа рабочих станций производительность сети падает;
- — плохая масштабируемость — для добавления новых рабочих станций необходимо заменять участки существующей шины.
При рассмотрении данной топологии и выявлении ее недостатков видно, что для реализации проекта она не является лучшим вариантом ввиду того что для нее не подходит расположение компьютеров по стандартам, а также ее низкая надежность и масштабируемость не удовлетворяют требованиям проекта.
Сети с топологией «шина»
Для связи компьютеров используется один канал. Самым распространенным методом доступа в сетях такой топологии является метод Ethernet (рис. 5.1).
Основной принцип, положенный в основу Ethernet, — случайный метод доступа к разделяемой среде передачи данных. В качестве такой среды может использоваться толстый или тонкий коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно или радиоволны.
Главным достоинством таких сетей, благодаря которому они стали такими популярными, является их экономичность. Для построения сети достаточно иметь по одному сетевому адаптеру для каждого компьютера плюс один физический сегмент коаксиального кабеля нужной длины. Эта схема построения сети достаточно надежна: выход из строя одного компьютера не приведет к краху всей сети. Недостаток такой сети: ее медлительность, — чтобы сообщение дошло от одного компьютера к другому, оно должно пройти через все компьютеры, расположенные между сообщающимися двумя, и каждый промежуточный компьютер пытается определить, не ему ли послано сообщение.
Сети с топологией «кольцо»
В сети с этой топологией распространен метод Token Ring. Все компьютеры сети соединены по кольцу (рис. 5.2). Неисправность одного из них приводит к неисправности всей сети. Такую схему сейчас используют очень редко.
Сети с топологией «звезда»
При использовании топологии типа «звезда» все компьютеры подключаются непосредственно к некоторому центру (см. рис. 5.3). Таким центром может служить некоторый управляющий компьютер (сервер) или специальное устройство, называемое концентратором или хабом.
При такой схеме есть свои достоинства и недостатки. Достоинство — эта сеть быстрее, чем описанные ранее, и надежнее. Недостаток — она дороже, т.к. требуется кроме компьютеров и кабелей специальное управляющее устройство.
Большинство сетей предприятий соединяют в себе более мелкие сети, которые могут иметь разную топологию и работать под управлением разных операционных систем. Для обеспечения связи между различными подсетями используются устройства межсетевого взаимодействия: мосты и маршрутизаторы. В качестве моста или маршрутизатора может использоваться и компьютер.
Разновидности локальных сетей
Различают сети с централизованным управлением и децентрализованные (или одноранговые сети).
В одноранговых сетях все компьютеры равноправны. Вы можете выделять свои папки и диски для совместного использования и пользоваться информацией с других компьютеров. Создание такой сети — приемлемое решение для небольших организаций: 5-10 компьютеров.
В сетях с централизованным управлением любой топологии существует компьютер, который управляет работой всей сети. Он называется сервер. Это специальная, более мощная, чем остальные, машина, имеющая более быстрый процессор, больший объем оперативной и внешней памяти. На этом компьютере устанавливается специальная сетевая операционная система, как правило, Windows 2000 Server.
Преимущества сетей с централизованным управлением:
- большой объем данных может храниться на сервере, а не дублироваться на каждом компьютере;
- централизованно хранящиеся данные можно оперативно обновлять и надежно защищать как от отдельных пользователей, так и от вирусов (сервер обычно хранит информацию о пользователях, и некоторым пользователям можно просто запретить доступ к определенным данным);
- сервер может использоваться не только для хранения данных, но и помогать своей мощью при их обработке: при этом часть программного обеспечения работает на вашем компьютере (клиентская часть), а часть на сервере (серверная часть); про такие программы, состоящие из двух частей, говорят, что они работают по «клиент-серверной» технологии.
Если ваш компьютер настроен для работы в локальной сети, то для просмотра сетевых ресурсов можно использовать папкуСетевое окружение (значок находится на рабочем столе). В окне Сетевое окружение (рис. 5.4) видны все компьютеры вашей сети. Однако, чтобы получить доступ к сетевым компьютерам, папкам и принтерам, необходимо наличие прав доступа (права назначает администратор сети). Можно вручную настраивать содержимое этой папки, добавляя новые элементы, например, подпапку с общей сетевой папки (на рис. 5.4 это папка Сети). Для этого воспользуйтесь командой Добавить новый элемент в сетевое окружение. Далее следуйте указаниям Мастера добавления в сетевое окружение. Вопросы для самопроверки
- Что такое распределенная обработка данных?
- Что такое компьютерная (вычислительная сеть)?
- Приведите классификацию компьютерных сетей.
- Что такое глобальная компьютерная сеть, региональная компьютерная сеть, локальная вычислительная сеть?
- Расскажите о тенденциях сближение сетей разных типов.
- Назовите основные элементы компьютерной сети.
- Что такое скорость передачи данных?
- Что такое архитектура компьютерной сети?
- Назовите основные типы физической передающей среды для ЛВС.
- Что такое топология сети и каковы особенности кольцевой, шинной, звездообразной топологии?
- Что такое клиент-серверная технология?
5
Шинная топология: определение, плюсы, минусы и нюансы использования
Всем привет! Топология «Шина» («Магистраль», «Общая шина») – это когда все компьютеры подключены к общему единому кабелю. Работа в сети происходит путем передачи сообщения через каждый из узлов. На концах линии обычно стоит терминатор, который поглощает сигнал и не дает ему отражаться, что может привести к помехам или «коллизиям» (наложению сигнала). Схему можно посмотреть на картинки ниже.
Как происходит общение
Если на машину приходит сообщение, то она проверяет адрес доставки, и если сообщение адресовано ей, то принимает сообщение. Если же сообщение было адресовано другой машине, то отправляет его дальше по шине. То есть сообщение получают все сегменты сети не зависимо от адресата и получателя. И тут встает проблема – как сделать так, чтобы компы не мешали друг другу, а общий канал не забивался бессмысленными сообщениями.
Для этого применяют два способа. В первом – используется несущий сигнал, который распределяет пакеты информации. Второй – это использование управляющего или главного компьютера. В качестве примера могу привести Ethernet (стандарт IEEE 802.3) – там происходит постоянное зондирование среды, и, если она занята или наоборот свободна – используют определённый алгоритм действий для передачи сообщений.
CSMA – это более строгое название технологии, при которой пакеты информации не теряются в шинной среде. Есть два типа:
- CSMA CD – компьютеры передают информацию беспрерывно до тех пор, пока не возникнут какие-то столкновения (два пакета пришли одновременно). Тогда передача по сети полностью прерывается. Можно еще назвать как: «Обнаружение столкновений».
- CSMA CA – проверка на свободность среды. Если она свободна, то идет передача, если нет, то компьютеры «молчат».
Равноправие
Чаще всего все компьютеры равноправны между собой. Так как канал связи один, то общение происходит по очереди. В противном случае из-за одновременной отправки сообщения сигнал может накладываться друг на друга, а из-за этого будут возникать помехи. Именно поэтому применяется полудуплексный режим в сетевых картах.
Полудуплекс – это когда передача ведется только в одном направлении, в одно время и по одному каналу. Из-за того, что в шинная типология не имеет центральное управляющее звено в виде сервера или маршрутизатора, то при выходе из строя одного из участников «Шина» продолжит свою работу.
Также можно в любой момент подключить еще компьютер, используя для этого минимум кабеля. Но есть и минус в том, что при разрыве кабелей сеть полностью перестает работать. Если подобная топология сети очень большая, то между длинными кабелями используют повторители.
Повторитель – это устройство, которое усиливает и повторяет сигнал. Обычно используется в местах затухания сигнала в кабеле или беспроводном пространстве (Wi-Fi).
Плюсы и минусы шинной топологии
- Быстрая установка и в короткие сроки.
- Меньше затрат за счет применения небольшой длинны кабеля. В качестве основы используется только одна магистраль.
- Быстрая настройка, так как не нужно производить конфигурации центрального сервера.
- Даже если выйдет из строя один из компьютеров, то сеть все равно будет работать.
- Если же выйдет из строя кабель или один из терминаторов, то общаться в сети будет невозможно – опять же из-за отражения сигнала.
- Если сеть большая, то сложно найти место разрыва кабеля. Для этого используют специальное устройство.
- Чем больше компьютеров, тем медленнее будет работать сеть.
- Есть вероятность столкновения сигнала. В таком случае идет полное замолкание среды и повторная отправка пакета. Также замедляет передачу данных.
Какое количество компьютеров можно подключить к такой топологии – вам никто не ответит. Так как тут все зависит от того, как интенсивно будет использоваться среда и какая информация будет передаваться. Например, играть через эту сеть практически невозможно. Но вот периодическая отправка сообщений вполне реальна. Может подойти для некоторых офисных сетей. Как вы понимаете подобная топология имеет место быть только в небольших сетях. На самом деле, конечно, можно прикрутить туда огромное множество машин, но работать она будет медленнее из-за того, что каждый из компьютеров при подаче пакета должен будет согласовывать его отправку с другими. То есть, если один посылает сигнал, все остальные молчат и слушают. Ну и самый главный минус, если нарушена целостность кабеля хоть в одном месте, то передача данных прерывается и сеть более не функционирует.