Топология сети из трех компьютеров

3. Сеть из нескольких компьютеров

Если число компьютеров в сети больше двух, тогда их можно соединить различными способами, иначе говоря – выбрать различную топологию физических связей.

Топология сети – это конфигурация графа, вершинам которого соответствуют узлы сети (компьютеры, или коммуникационное оборудование), а ребрам – физические или информационные связи между ними.

Топология может быть полносвязной — это сеть, в которой каждый узел непосредственно связан со всеми остальными; или неполносвязной – в такой сети для обмена информацией может потребоваться транзитная передача данных через другие узлы.

Число вариантов топологий сети быстро растет при увеличении числа узлов. Например, для двух узлов – существует только один вариант топологии, для трех – 2 варианта, для 4-х узлов – уже 6 вариантов. Для связи N узлов при полносвязной топологии необходимо иметь N*(N-1)/2 дуплексных линий связи, то есть наблюдается квадратичная зависимость числа линий связи от числа узлов. В больших сетях это ведет к быстрому повышению стоимости сети, поэтому чаще используется неполносвязная топология.

Любая компьютерная сеть может быть построена на основе всего трех базовых топологий.

3.1.1. Кольцевая топология.

Кольцо (Ring) — это базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть (см. рис. 3.1.1).

Данные передаются по кольцу, от одного узла к другому, по или против часовой стрелки.

В кольце не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от соседа и переадресует их дальше, если они адресованы не ему. Для определения того, какой узел имеет право передавать данные обычно используют маркер (Token). Данные ходят по кругу, только в одном направлении.

Используемый кабель – чаще всего витая пара; протоколы — Ethernet, Token Ring, и FDDI. Максимальное число компьютеров – может достигать нескольких сотен (протокол Token Ring).

• Простота установки;
• Наличие резервных связей, поскольку каждый узел одновременно связан с двумя соседними по кольцу;
• Каждый компьютер ретранслирует сигнал;
• Простота наращивания сети;
• Постоянный контроль целостности данных, которые по кольцу возвращаются к источнику.
• Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
• Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

• Обрыв кабеля на любом промежутке между узлами отражаются на работоспособности всей сети;
• В случае выхода из строя одного узла, работа сети нарушается и необходимо принимать специальные меры. Иногда приходится прокладывать дублирующий кабель, что удорожает систему, но с другой стороны эту линию используют для одновременной передачи информации в обратном направлении, что дает увеличение скорости обмена.
• Сложность конфигурирования и настройки;

• Сложность поиска неисправностей;

Наиболее широкое применение получила в оптоволоконных сетях. Используется чаще всего в технологиях FDDI и Token Ring.

Источник

3. Топологии локальных сетей. Выбор топологии сети

Компьютеры и другие компоненты локальной сети могут соединяться между собой различными способами. Используемая схема физического расположения сетевых компонентов называется топологией (Topology). Топология сети определяется геометрической фигурой, образованной линиями связи между компьютерами, или физическим расположением по отношению друг к другу компьютеров, связанных между собой. Топология сети может служить одной из характеристик для сравнения и классификации различных компьютерных сетей.

Существуют три основные топологии построения локальной сети:

В сети с топологией «звезда» все компьютеры соединены с центральным компьютером, или (hub – центр). Все данные поступают на центральный узел, который передает их получателю непосредственно. В этой топологии отсутствуют прямые связи между компьютерами сети. Передача всей информации происходит только через хаб (центральный компьютер). В качестве хаба может использоваться специальное устройство – концентратор, представляющий собой многопортовый репитер (repeater – повторитель). Основная функция репитера – получив данные на одном из портов, немедленно перенаправить их на другие порты.

Организация сети с топологией «звезда» проста и эффективна. При обрыве одного из кабелей, соединяющего отдельный компьютер сети с хабом, связь между остальными компьютерами, включенными по данной схеме, останется работоспособной. Если же из строя будет выведен сам центральный компьютер, то передача данных между компьютерами такой сети будет невозможна.

Достоинства звездообразной топологии:

– нарушение соединения в одном месте, кроме центрального узла, не прерывает работы локальной сети;

– при подключении большого количества компьютеров не происходит снижения производительности;

– безопасность информации обеспечивается на высоком уровне, так как компьютеры не получают чужих данных.

Недостатки звездообразной топологии:

– большой расход соединительного кабеля;

– поломка центрального узла приводит к неработоспособности всей сети;

– наращивание сети сопряжено с большими финансовыми затратами.

В топологии типа «кольцо» отсутствуют концевые точки соединения, т.е. сеть получается замкнутой в неразрывное кольцо.

В сети, построенной по кольцевой топологии, данные передаются в одном направлении от одного компьютера «кольца» к другому. Компьютер не передает информацию, пока не получит специальный маркер.

Достоинства кольцевой топологии:

– при подключении большого количества компьютеров происходит лишь незначительное снижение производительности.

Недостатки кольцевой топологии:

– нарушение соединения в одном месте приводит к прекращению работы всей локальной сети;

– безопасность информации обеспечивается не на очень высоком уровне: данные, посланные одним компьютером сети другому, могут быть легко перехвачены любым из компьютеров сети, которому они не предназначены, что может нарушить конфиденциальность передаваемой информации.

Топология «шина» использует для передачи данных один общий канал связи (чаще всего выполненный на основе коаксиального кабеля), к которому подключаются все компьютеры локальной сети.

Работа в сети с топологией «шина» осуществляется следующим образом. Когда один из компьютеров локальной сети с шинной топологией отправляет данные, они передаются по кабелю в обоих направлениях и принимаются всеми без исключения компьютерами, но использует их только тот из них, кому они были предназначены. Данные в сети с топологией «шина» могут следовать в любом направлении одновременно. На противоположных концах шины устанавливаются специальные заглушки – терминаторы.

Достоинства шинной топологии:

– легкость наращивания сети;

– не очень высокая стоимость оборудования.

Недостатки шинной топологии:

– нарушение соединения в одном месте приводит к неработоспособности всей локальной сети;

– при подключении большого количества компьютеров к одной шине происходит резкое снижение производительности;

– безопасность информации обеспечивается не на высоком уровне

Рассмотрев топологии локальных сетей я выбрала топологию-звезда. Из-за достоинств этой топологии. Рассмотрим данную топологию подробней. Звезда – это наиболее распространенная в России и Европе топология. Звезда имеет центральный блок – концентратор (hub) или коммутатор (switch). Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте сети RelCom. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Структура топологии ЛВС в виде «звезды»

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Центральный узел управления – сервер реализует оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра. Но есть и недостаток: если центральный компонент выйдет из строя – остановится вся сеть. А если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором (коммутатором)), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные компьютеры по сети этот сбой не повлияет.

Источник