Топология Token Ring
В данном разделе обосновывается выбор логической и физической топологии разрабатываемой сети:
Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется физической топологией. В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной, иерархической и произвольной структуры.
Различают физическую и логическую топологию. Логическая и физическая топологии сети независимы друг от друга. Физическая топология — это геометрия построения сети, а логическая топология определяет направления потоков данных между узлами сети и способы передачи данных.
В настоящее время в локальных сетях используются следующие физические топологии:
· физическая «звезда» и логическое «кольцо» (Token Ring).
Шинная топология
Сети с шинной топологией используют линейный моноканал (коаксиальный кабель) передачи данных, на концах которого устанавливаются оконечные сопротивления (терминаторы). Каждый компьютер подключается к коаксиальному кабелю с помощью Т-разъема (Т — коннектор). Данные от передающего узла сети передаются по шине в обе стороны, отражаясь от оконечных терминаторов. Терминаторы предотвращают отражение сигналов, т.е. используются для гашения сигналов, которые достигают концов канала передачи данных. Таким образом, информация поступает на все узлы, но принимается только тем узлом, которому она предназначается. В топологии логическая шина среда передачи данных используются совместно и одновременно всеми ПК сети, а сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления по среде передачи. Так как передача сигналов в топологии физическая шина является широковещательной, т.е. сигналы распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.
Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой Ethernet (классы 10Base-5 и 10Base-2 для толстого и тонкого коаксиального кабеля соответственно).
Преимущества сетей шинной топологии:
· отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;
· сеть легко настраивать и конфигурировать;
· сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.
Недостатки сетей шинной топологии:
· разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;
· ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;
· трудно определить дефекты соединений
Топология типа “звезда”
В сети построенной по топологии типа “звезда” каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору или хабу (hub). Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом.
Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, т.е. сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.
Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet.
Преимущества сетей топологии звезда:
· легко подключить новый ПК;
· имеется возможность централизованного управления;
· сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.
Недостатки сетей топологии звезда:
· отказ хаба влияет на работу всей сети;
Топология “кольцо”
В сети с топологией кольцо все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении.
Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети — логическое кольцо.
Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети.
Как правило, в чистом виде топология “кольцо” не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.
Топология Token Ring
Эта топология основана на топологии «физическое кольцо с подключением типа звезда». В данной топологии все рабочие станции подключаются к центральному концентратору (Token Ring) как в топологии физическая звезда. Центральный концентратор — это интеллектуальное устройство, которое с помощью перемычек обеспечивает последовательное соединение выхода одной станции со входом другой станции.
Другими словами с помощью концентратора каждая станция соединяется только с двумя другими станциями (предыдущей и последующей станциями). Таким образом, рабочие станции связаны петлей кабеля, по которой пакеты данных передаются от одной станции к другой и каждая станция ретранслирует эти посланные пакеты. В каждой рабочей станции имеется для этого приемо-передающее устройство, которое позволяет управлять прохождением данных в сети. Физически такая сеть построена по типу топологии “звезда”.
Концентратор создаёт первичное (основное) и резервное кольца. Если в основном кольце произойдёт обрыв, то его можно обойти, воспользовавшись резервным кольцом, так как используется четырёхжильный кабель. Отказ станции или обрыв линии связи рабочей станции не вличет за собой отказ сети как в топологии кольцо, потому что концентратор отключет неисправную станцию и замкнет кольцо передачи данных.
В архитектуре Token Ring маркер передаётся от узла к узлу по логическому кольцу, созданному центральным концентратором. Такая маркерная передача осуществляется в фиксированном направлении (направление движения маркера и пакетов данных представлено на рисунке стрелками синего цвета). Станция, обладающая маркером, может отправить данные другой станции.
Для передачи данных рабочие станции должны сначала дождаться прихода свободного маркера. В маркере содержится адрес станции, пославшей этот маркер, а также адрес той станции, которой он предназначается. После этого отправитель передает маркер следующей в сети станции для того, чтобы и та могла отправить свои данные.
Один из узлов сети (обычно для этого используется файл-сервер) создаёт маркер, который отправляется в кольцо сети. Такой узел выступает в качестве активного монитора, который следит за тем, чтобы маркер не был утерян или разрушен.
Преимущества сетей топологии Token Ring:
· топология обеспечивает равный доступ ко всем рабочим станциям;
· высокая надежность, так как сеть устойчива к неисправностям отдельных станций и к разрывам соединения отдельных станций.
Недостатки сетей топологии Token Ring: большой расход кабеля и соответственно дорогостоящая разводка линий связи.
Примечание: Выбор логической и физической топологии осуществляется совмещением нескольких видов топологий, для обеспечения качественной работоспособности ЛВС. Разработанные топологии необходимо реализовать в приложениях.
Пример выполнения данного пункта:
Топология – это конфигурация соединения элементов в сеть. Топология во многом определяет такие важнейшие характеристики сети, как ее надежность, производительность, стоимость, защищенность и т.д.
6.1 Физическая топология сети
Физическая топология сети определяется электрическими соединениями компьютеров между собой. От выбора конкретной физической топологии зависят многие характеристики сети. Поэтому, каждый вид топологии имеет свои преимущества и недостатки. Например, наличие резервных связей в одной повышает надежность сети, простота присоединения новых абонентов другой делает сеть легко расширяемой, минимальная суммарная длина линий третьей делает ее наиболее экономически выгодной. Поэтому на данном этапе разработки необходимо выбрать такую физическую топологию, которая бы позволяла наилучшим образом функционировать разрабатываемой сети.
Существует множество топологий сети, но для нашей проектируемой сети мы выбираем топологию «звезда», так она, имеет некоторые преимущества перед другими топологиями. Топология «звезда» превосходит все другие топологии по надежности, так например в топологии «кольцо» при выключении одного компьютера прекращается работоспособность сети, а в топологии «шина» при возникновении неполадок в кабельной системе происходит прекращение работы. По сравнению с ними в топологии «звезда» если и происходит сбой в компьютере или в кабельной системе, то это затрагивает лишь один компьютер, но работоспособность сети не страдает от этого. По сравнению со «смешанной» или «ячеистой» топологиями «звезда» более эффективная и более экономичная по финансовой точки обозрения и проектирования.
Поэтому в топологии «звезда» каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству – коммутатору, который находится в центре подсети. Основные достоинства такой топологии:
— Высокая пропускная способность;
— Отсутствие коллизий вследствие централизованного управления сетью;
— Удобство управления сетью и реализации защитных функций.
Но как и в любой топологии в топологии «звезда» есть свои минусы:
— Полное нарушение работоспособности сети при отказе центрального узла;
Мы исправим этот недостаток внесением затрат кабеля для обеспечения дополнительного резервного подключения компьютеров по топологии типа Шина, что нам даст без перебойную работу сети как при повреждении кабеля, так и при поломке оборудования.
Поэтому в итоге наша сеть будет иметь смешанную топологию типа Звезда- шина.
Физическая топология предприятия приведена в приложении.
6.2 Логическая топология сети
Вся разрабатываемая сеть должна подразделяться на несколько сегментов, выделенных по типам решаемых задач.
Такое деление сети на логические сегменты улучшает её производительность, если в сети имеются группы компьютеров, преимущественно обменивающиеся информацией между собой. Поэтому для нашей сети объединения группы компьютеров применяется коммутатор, который повысит безопасность сети, а это одно из основных требований к разрабатываемой сети. Также применение коммутаторов увеличит пропускную способность сегментов и оставит резерв для расширения сети. В каждой подсети имеется свой сервер. Из чего видно, что логическая топология у нас в данном случае будет логическая «звезда».
Логическая топология ЛВС приведена в приложении.