Топология сети это тип кабеля

Туториал по компьютерным сетям. Часть 4

Топология определяет структуру сети о том, как все компоненты взаимосвязаны друг с другом. Существует два типа топологии — физическая и логическая топология.

Физическая топология — это геометрическое представление всех узлов в сети.

Топология шины

Топология шины спроектирована таким образом, что все станции подключены через один кабель, известный как магистральный кабель.

Каждый узел либо подключается к магистральному кабелю с помощью отводного кабеля, либо напрямую подключается к магистральному кабелю.

Когда узел хочет отправить сообщение по сети, он помещает сообщение по сети. Все станции, доступные в сети, получат сообщение независимо от того, адресовано оно им или нет.

Топология шины в основном используется в сетях стандарта 802.3 (ethernet) и 802.4.

Конфигурация шинной топологии довольно проста по сравнению с другими топологиями.

Магистральный кабель считается «одной полосой», по которой сообщение передается на все станции.

Наиболее распространенным методом доступа в топологиях шины является CSMA (множественный доступ с контролем несущей).

CSMA: это управление доступом к среде, используемое для управления потоком данных, чтобы сохранить целостность данных, то есть пакеты не теряются. Существует два альтернативных способа решения проблем, возникающих, когда два узла отправляют сообщения одновременно.

CSMA CD ( Обнаружение столкновения ) — это метод доступа, используемый для обнаружения столкновения. Как только столкновение обнаружено, отправитель прекратит передачу данных. Поэтому работает на « восстановление после столкновения ».

CSMA CA (предотвращение столкновений) — это метод доступа, используемый для предотвращения коллизий путем проверки, занята среда передачи или нет. Если он занят, то отправитель ожидает, пока носитель не станет свободным. Эта техника эффективно снижает вероятность столкновения. Не работает «восстановление после столкновения».

Преимущества топологии шины

В топологии шины узлы напрямую подключаются к кабелю без прохождения через Хаб. Поэтому первоначальная стоимость установки невысока.

Умеренные скорости передачи данных

Коаксиальные кабели или кабели витой пары в основном используются в шинных сетях, поддерживающих скорость до 100 Мбит / с.

Топология шины — это привычная технология, поскольку методы установки и устранения неполадок хорошо известны, а компоненты оборудования легко доступны.

Сбой в одном узле не повлияет на другие узлы.

Недостатки шинной топологии

Топология шины довольно проста, но все же требует большого количества кабелей.

Сложное устранение неполадок

Требуется специальное испытательное оборудование для определения неисправностей кабеля. Если в кабеле возникнет какая-либо неисправность, это нарушит связь для всех узлов.

Если два узла отправляют сообщения одновременно, то сигналы обоих узлов сталкиваются друг с другом.

Изменение конфигурации затруднено

Добавление новых устройств в сеть замедлит работу сети.

Затухание — это потеря сигнала, что приводит к проблемам со связью. Повторители используются для регенерации сигнала.

Кольцевая топология

Кольцевая топология похожа на шинную топологию, но со связанными концами.

Узел, который получает сообщение от предыдущего компьютера, будет повторно передан следующему узлу.

Данные передаются в одном направлении, т.е. однонаправлено.

Данные передаются в одном цикле, который непрерывно известен как бесконечный цикл.

Он не имеет завершенных концов, т. Е. Каждый узел связан с другим узлом и не имеет конечной точки.

Данные в кольцевой топологии передаются по часовой стрелке.

Наиболее распространенным методом доступа кольцевой топологии является передача токена .

Передача токена — это метод доступа к сети, при котором токен передается от одного узла к другому.

Маркер — это кадр, который циркулирует по сети.

Работа прохождения токена

Токен перемещается по сети и передается с компьютера на компьютер, пока не достигнет места назначения.

Отправитель изменяет токен, добавляя адрес вместе с данными.

Данные передаются с одного устройства на другое, пока адрес назначения не совпадет. Как только токен получен устройством-получателем, он отправляет подтверждение отправителю.

В кольцевой топологии токен используется в качестве носителя.

Преимущества кольцевой топологии

Неисправные устройства могут быть удалены из сети без отключения сети.

Доступно множество аппаратных и программных средств для работы и мониторинга сети.

Витая пара недорогая и легко доступна. Поэтому стоимость установки очень низкая.

Это более надежная сеть, поскольку система связи не зависит от одного хост-компьютера.

Недостатки кольцевой топологии

Сложное устранение неполадок

Требуется специальное испытательное оборудование для определения неисправностей кабеля. Если в кабеле возникнет какая-либо неисправность, это нарушит связь для всех узлов.

Выход из строя на одной станции ведет к выходу из строя всей сети.

Изменение конфигурации затруднено

Добавление новых устройств в сеть замедлит работу сети.

Задержка связи прямо пропорциональна количеству узлов. Добавление новых устройств увеличивает задержку связи.

Топология звезды

Топология «звезда» — это схема сети, в которой каждый узел подключен к центральному концентратору, коммутатору или центральному компьютеру.

Центральный компьютер называется сервером , а периферийные устройства, подключенные к серверу, называются клиентами .

Коаксиальный кабель или кабели RJ-45 используются для подключения компьютеров.

Концентраторы или коммутаторы в основном используются в качестве соединительных устройств в топологии физической звезды .

Топология «звезда» — самая популярная топология в реализации сети.

Преимущества топологии Star

Эффективное устранение неполадок.

Устранение неполадок довольно эффективно в топологии «звезда» по сравнению с топологией шины. В топологии шины менеджер должен проверять километры кабеля. В топологии «звезда» все станции подключены к централизованной сети. Поэтому администратор сети должен обратиться к единственной станции, чтобы устранить проблему.

Сложные функции управления сетью могут быть легко реализованы в топологии «звезда». Любые изменения, сделанные в топологии «звезда», автоматически учитываются.

Поскольку каждая станция подключена к центральному концентратору с помощью собственного кабеля, следовательно, отказ в одном кабеле не повлияет на всю сеть.

Топология Star — это знакомая технология, поскольку ее инструменты экономически эффективны.

Он легко расширяется, так как новые станции могут быть добавлены к открытым портам на концентраторе.

Сети с топологией Star экономичны, так как используют недорогой коаксиальный кабель.

Высокая скорость передачи данных

Он поддерживает пропускную способность около 10 гигабит/ с. Ethernet 100BaseT — одна из самых популярных топологических сетей Star.

Недостатки топологии Star

Если центральный концентратор или коммутатор выходит из строя , то все подключенные узлы не смогут обмениваться данными друг с другом.

Иногда прокладка кабеля затруднена, когда требуется значительный объем прокладки.

Источник

Кабели и топологии

Большинство сетей созданы с использованием медных кабелей, применяющих обычный электрический ток для передачи сигналов. Изначально большинство сетей состояли из компьютеров, соединенных коаксиальным кабелем, но в итоге прокладка кабеля типа «витая пара», используемого в телефонных системах, стала наиболее популярной и здесь. Еще один альтернативный тип кабеля — оптоволоконный кабель, не использующий электрические сигналы, при прохождении по нему двоичная информация кодируется импульсами света. Также существует виды сетевых решений, в принципе не использующие кабели, и, соответственно, передающие сигналы по так называемым неограниченным средам: радиоволны, инфракрасные волны и излучение микроволнового диапазона.

К основным характеристикам линий связи относятся такие показатели как: амплитудно-частотная характеристика, полоса пропускания, затухание, помехоустойчивость, перекрестные наводки на ближнем конце линии, пропускная способность, достоверность передачи данных, удельная стоимость.

Различные способы конфигурации соединения кабелей для объединения компьютеров в ЛВС называются топологиями. Они зависят от типа употребляемого кабеля и поддерживаемого протокола. Наиболее распространены следующие топологии.

В сети с топологией «шина» компьютеры расположены на одной линии, при этом каждая система последовательно соединена кабелем со следующей системой (рис. 1). Все сигналы, передаваемые любым компьютером в сеть, идут по шине в обоих направлениях ко всем остальным компьютерам. Два конца шины должны быть «закрыты» при помощи электрических сопротивлений, обнуляющих напряжения, приходящие на эти концы, для того, чтобы сигналы не отражались и не уходили в обратном направлении. В зависимости от типа используемого кабеля различают «толстый» (Thin) и «тонкий» (Thick) Ethernet. В сетях типа «толстый» Ethernet компьютеры подключаются к общему коаксиальному кабелю с помощью кабелей меньшего размера, называемых кабелями AUI или трансиверами (см. верхнюю часть рис. 1). В сети типа «тонкий» Ethernet компьютеры связаны друг с другом отдельными отрезками коаксиального кабеля меньшей толщины (см. нижнюю часть рис. 1). Основной недостаток шинной топологии состоит в том, что, дефект кабеля в любом месте его протяженности делит сеть на две части, не способные общаться между собой.

Рис. 1. Варианты соединения компьютеров в сети с топологией «шина»

Топология «звезда» использует отдельный кабель для каждого компьютера, проложенный от центрального устройства, называемого хабом (Hub) или концентратором (рис 2). Концентратор транслирует сигналы, поступающие на любой из его портов, на все остальные порты; в результате чего сигналы, посылаемые одним узлом, достигают остальных компьютеров. Сеть на основе «звезды» более устойчива к повреждениям, нежели сеть на базе шинной архитектуры, так как повреждение кабеля затрагивает непосредственно только тот компьютер, к которому он подсоединен, а не всю сеть.

Рис. 2. Варианты соединения компьютеров в сети с топологией «звезда»

Иерархическая звезда. Может показаться, что размер сети Ethernet с топологией «звезда» ограничен количеством портов в концентраторе. Но, когда сеть достигнет этого предела, ее можно расширить, добавив второй концентратор, а иногда и третий, и четвертый. Так создается сеть с топологией «иерархическая звезда», которую иногда называют также сетью сдревовидной структурой.

Топология «кольцо» (Ring) функционально эквивалентна шине, у которой концы соединены друг с другом; таким образом, сигналы передаются от одного компьютера к другому, двигаясь по кругу. Однако коммуникационное кольцо — это только логическая абстракция, а не физическая конструкция. Фактически сеть представляет собой звезду, но при этом специальный концентратор (MAU) реализует логическое кольцо путем пересылки входящего сигнала только через следующий нисходящий порт (рис. 3). Каждый компьютер, получив входящий сигнал, обрабатывает его (если это необходимо) и посылает обратно концентратору для передачи следующей рабочей станции в сети. В соответствии с данным принципом работы, система, передающая сигнал в сеть, должна также удалить его после того, как он обошел все кольцо полностью. Использование физической топологии «звезда» в сети с топологией «кольцо» обеспечивает функционирование сети даже в случае повреждения кабеля или разъема. С помощью специальной схемы модуль множественного доступа просто исключает неисправную рабочую станцию из кольца, сохраняя его логическую топологию.

Рис. 3. Варианты соединения компьютеров в сети с топологией «кольцо»

«Ячеистая топология» компьютерных сетей существует скорее в виде теоретической концепции, чем в виде практической реализации. В сети с ячеистой топологией все компьютеры связаны друг с другом отдельными соединениями (рис. 4). В реальности эта топология реализована пока только в сетях с двумя узлами. При увеличении количества компьютеров в сети каждый из них пришлось бы оборудовать сетевыми интерфейсами по числу остальных компьютеров. С другой стороны, сеть с ячеистой топологией обладает безупречной отказоустойчивостью: любая неисправность в ней сказывается на работоспособности только одного компьютера.

Рис. 4. Варианты соединения компьютеров в сети с «ячеистой топологией»

А вот в глобальных сетях ячеистая топология уже используется. В ячеистой интерсети благодаря использованию избыточных маршрутизаторов данные могут добраться от одной системы к другой несколькими путями (рис. 5). Эта топология часто применяется в крупных корпоративных сетях, поскольку она защищает их от неисправностей маршрутизаторов (Router), концентраторов, кабелей и др. Чаще всего, когда говорят о ячеистой топологии, имеют в виду именно такое ее применение.

Рис. 5. Интерсеть с ячеистой топологией

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник