3. Другие возможные сетевые топологии
Реальные компьютерные сети постоянно расширяются и модернизируются. Поэтому почти всегда такая сеть является гибридной, т.е. ее топология представляет собой комбинацию нескольких базовых топологий. Легко представить себе гибридные топологии, являющиеся комбинацией «звезды» и «шины», либо «кольца» и «звезды». Однако особо следует выделить топологию «дерево» (tree), которую можно рассматривать как объединение нескольких «звезд» (рисунок 5). Именно эта топология сегодня является наиболее популярной при построении локальных сетей.
Рисунок 5 — Схема топологии сети типа «дерево»
Дерево может быть активным или истинным (рисунок 6) и пассивным (рисунок 7). При активном дереве в центрах объединения нескольких линий связи находятся центральные компьютеры, а при пассивном — концентраторы (хабы).
Рисунок 6 — Схема топологии сети типа «активное дерево»
Рисунок 7 — Схема топологии сети типа «пассивное дерево»
3.2 Комбинированные топологии сети
Довольно часто применяются комбинированные топологии, среди них наиболее распространены звездно-шинная и звездно-кольцевая.
В звездно-шинной (star-bus) топологии (Рисунок 8) используется комбинация шины и пассивной звезды.
Рисунок 8 — Схема комбинированной топологии сети типа «star-bus»
К концентратору подключаются как отдельные компьютеры, так и целые шинные сегменты. На самом деле реализуется физическая топология шина, включающая все компьютеры сети. В данной топологии может использоваться и несколько концентраторов, соединенных между собой и образующих так называемую магистральную, опорную шину. К каждому из концентраторов при этом подключаются отдельные компьютеры или шинные сегменты. В результате получается звездно-шинное дерево. Таким образом, пользователь может гибко комбинировать преимущества шинной и звездной топологий, а также легко изменять количество компьютеров, подключенных к сети. С точки зрения распространения информации данная топология равноценна классической шине.
В случае звездно-кольцевой (star-ring) топологии (Рисунок 9) в кольцо объединяются не сами компьютеры, а специальные концентраторы, к которым в свою очередь подключаются компьютеры с помощью звездообразных двойных линий связи.
Рисунок 8 — Схема комбинированной топологии сети типа «star-ring»
В действительности все компьютеры сети включаются в замкнутое кольцо, так как внутри концентраторов линии связи образуют замкнутый контур (как показано на рисунке 9). Данная топология дает возможность комбинировать преимущества звездной и кольцевой топологий. Например, концентраторы позволяют собрать в одно место все точки подключения кабелей сети. Если говорить о распространении информации, данная топология равноценна классическому кольцу.
3.3 «Сеточная» топология сети
Наконец, следует упомянуть о сетчатой, или сеточной (mesh) топологии, в которой все либо многие компьютеры и другие устройства соединены друг с другом напрямую (рисунок 10).
Рисунок 10 — Схема сеточной топологии сети
Такая топология исключительно надежна — при обрыве любого канала передача данных не прекращается, поскольку возможно несколько маршрутов доставки информации. Сеточные топологии (чаще всего не полные, а частичные) используются там, где требуется обеспечить максимальную отказоустойчивость сети, например, при объединении нескольких участков сети крупного предприятия или при подключении к Интернету, хотя за это, конечно, приходится платить: существенно увеличивается расход кабеля, усложняется сетевое оборудование и его настройка.
На практике используется сеточная топология полная и частичная (Рисунок 11).
Рисунок 11 — Схема полной и частичной сеточной типологии
В полной сеточной топологии каждый компьютер напрямую связан со всеми остальными компьютерами. В этом случае при увеличении числа компьютеров резко возрастает количество линий связи. Кроме того, любое изменение в конфигурации сети требует внесения изменений в сетевую аппаратуру всех компьютеров, поэтому полная сеточная топология не получила широкого распространения.
Частичная сеточная топология предполагает прямые связи только для самых активных компьютеров, передающих максимальные объемы информации. Остальные компьютеры соединяются через промежуточные узлы. Сеточная топология позволяет выбирать маршрут для доставки информации от абонента к абоненту, обходя неисправные участки. С одной стороны, это увеличивает надежность сети, с другой же — требует существенного усложнения сетевой аппаратуры, которая должна выбирать маршрут.
Топология сети дерево рисунки
Топология «дерево», формируется по принципу «минимума суммарной длины связей между узлами сети» и является основой для построения иерархических сетей. «Дерево» может быть активным (рисунок 2.2.1), или истинным, и пассивным (рисунок 2.2.2). При топологии «активное дерево» в центрах объединения нескольких линий связи находятся центральные компьютеры или серверы, а при пассивном — концентраторы (хабы).
Рисунок 2.2.1 — Топология «активное дерево».
Рисунок 2.2.2 — Топология «пассивное дерево»; К — концентраторы.
«Звезда»
Топология «активная звезда» (рисунок 2.3.1) содержит один центральный узел (более мощный компьютер, сервер), к которому присоединяются все остальные узлы сети (менее мощные периферийные компьютеры). При такой конфигурации сервер может представлять свои ресурсы периферийным компьютерам, либо управлять распределением ресурсов при обмене данными между компьютерами сети — выполнять роль маршрутизатора.
Рисунок 2.3.1 — Топология «активная звезда» (центральный узел — сервер).
Рисунок 2.3.2 — Топология «пассивная звезда» (центральный узел — сетевое устройство).
коммутация локальный сеть топология
Существует и другая конфигурация данного типа — «пассивная звезда», рисунок 2.3.2, когда в качестве центрального узла используется сетевое устройство — например, концентратор или коммутатор, с помощью которого все абоненты сети связаны в единую сеть и которое обеспечивает только обмен данными между компьютерами. Недостатками данной топологии являются:
— обязательное наличие нескольких сетевых плат;
— большой расход кабеля, все это сказывается на стоимости сети;
— возможные коллизии — столкновения пакетов данных при их передаче.
Однако существуют и достоинства. Самое главное из них — КС не выйдет из строя при выходе из строя любого из периферийных компьютеров.
«Кольцо»
В топологии «кольцо» каждый узел связан с соседним узлом (рисунок 2.4.1). Данные, передаваемые каким-либо узлом, пройдя через все другие узлы сети, могут вернуться в исходный узел.
Рисунок 2.4.1 — Топология «кольцо».
Достоинство этой конфигурации — возможность передачи данных по двум направлениям. Таким образом, данные могут быть переданы по альтернативному пути, в случае отказа основного. При небольшом количестве абонентов стоимость данной сети соизмерима со стоимостью сетей топологии «звезда» и «дерево». Но с увеличением числа узлов затраты на покупку и прокладку кабеля могут оказаться значительными и, кроме того, надежность сети уменьшается.
«Полносвязная»
Данная конфигурация формируется по принципу «каждый с каждым» — каждый узел сети имеет связь со всеми другими узлами (рисунок 2.5.1). Топология «полносвязная» является наиболее эффективной по всем основным показателям качества функционирования: быстроте, надежности, производительности. Но сети практически не строятся по этой топологии из-за ее большой стоимости — расходы на кабель оказываются очень велики.
Рисунок 2.5.1 — Топология «полносвязная».
«Многосвязная»
Топология «многосвязная» или «ячеистая» (рисунок 2.6.1) — это КС, построенная по принципу «каждый узел сети связан с не менее чем с двумя другими узлами», то есть для каждого узла сети должен существовать, по крайней мере, один альтернативный путь.
Рисунок 2.6.1 — Топология «многосвязная».
Такая конфигурация может быть получена путем удаления, например, из полносвязной сети некоторых соединений, по которым наименее интенсивно передаются данные. Это позволит сократить затраты на формирование многосвязной сети.
«Смешанная»
Эта топология представляет собой любую комбинацию рассмотренных выше топологий. Она формируется, как правило, при объединении нескольких локальных сетей. Например, на рисунке 2.7.1 используется комбинация общей шины и пассивной звезды. В этом случае к концентратору подключаются как отдельные компьютеры, так и целые сегменты шин.
Рисунок 2.7.1 — Пример «звездно-шинной» топологии.
Следует заметить, что основными топологиями локальных сетей являются топологии «общая шина», «звезда» и «кольцо». Все остальные сетевые топологии строятся на их основе.