Типы сетевой топологии. Преимущества и недостатки
Топология сети— это ее физическая схема, отображающая расположение узлов и соединение их кабелем.
Шинная топология часто применяется в небольших простых или временных сетевых инсталляций.
В типичной сети шинной топологией кабель содержит одну или более пар проводников а активные схемы усиления сигнала или передачи его к одному ПК и к другому отсутствуют.
Шинная топология является пассивной.
Когда одна машина посылает сигнал по кабелю все другие узлы получают эту информацию но только один из них адрес которого закодирован в сообщения принимает ее а остальные отбрасывают ее.
В каждый момент времени отправлять сообщение может только один ПК, поэтому число подключенных к сети машин значительно влияет на ее быстродействие. Перед передачей Д. ПК должен ожидать освобождение шины, указанные факторы действуют также в кольцевой звездообразных сетях.
Терминатор.
Еще одним серьезным фактором является конечная нагрузка так как шинная топология пассивна электрический сигнал от передающего ПК свободно путешествует по всей длине кабеля без а конечной нагрузки сигнал достигает конца кабеля отражается и идет в обратном направление, такое эхо отражение и путешествие сигнала называется зацикливанием Ringing.
Для предотвращения подобного явления с обеих сторон кабеля устанавливается а конечная нагрузка (терминаторы). Терминаторы — поглощают электрический сигнал и предотвращает отражения.
Преимущества шинной топологий.
1. она надежно работает в сетях, проста в использование, и понятна.
2. шина требует меньше кабеля чем в других топологиях, следовательно, она дешевле.
3. она легка масштабирована.
4. для расширения шинной топологии можно использовать повторитель (Repeater) усиливает сигналы и позволяет передавать его но большие расстояния.
Недостатки шинной топологии.
1. при большом кол-ве ПК, мощность передачи инф. значительно снижается.
2. трудность диагностики такой сети.
Звезда образная топология. В топологии типа звезда все кабели идут к ПК от центрального узла где они подключаются к концентратору.
Принцип работы. Каждый ПК с топологией типа звезда, взаимодействует с центральным концентратором который передает сообщение всем ПК, (в звезда образной широко вещательной рассылкой) или только к ПК адресату в коммутированной звезда образной сети.
Активный концентратор регенерирует электрический сигнал и посылает его ко всем подключенным ПК, такой тип концентратора часто называют много портовым повторителем.
Для работы таких активных концентраторов и коммутаторов требуется питание от сети. Пассивный коммутатор, например: коммутационная кабельная панель или коммутационный блок действуя как точка соединения не усиливая и не регулирует эл. сигнал, следовательно, не требует электропитания.
В топологии звезда используются различными видами кабеля:
Для расширения топологии звезда вместо одного из узлов подключает еще один концентратор и т.д.
Преимущества
1. простая модификация и добавления ПК, не нарушая остальной ее части.
2. центральный концентратом может являться как средство для диагностики сети как для мониторинга и управления сети.
3. отказоустойчивость.
4. применение нескольких типов кабеля.
Недостатки
1. при отказе центрального концентрата не работоспособная становится вся сеть.
2. многие сети с топологией звезда требует применение на центральном узле устройство для ретрансляции широко вещательных сообщений или коммутации сетевого трафика.
3. большой расход кабеля.
4. дороговизна.
Кольцевая топология:
В кольцевой сети каждый ПК связан с последующим а последующий с первым.
Кольцевая топология применяет в сетях требующая резервирования полосы пропускания для критичных по времени средств. Например: для передаче аудио и видео. В высокопроизводительных сетях а также при большом числе обращающихся к сети клиентов что требует ее высокой пропускной способности.
Полосой пропускания называется способность среды передачи Д. передавать определенный объем информации.
Принцип работы. В сети с кольцевой топологией каждый ПК соединяется с другим ПК, ретранслирующие ту информацию которую он получает от первого ПК.
Благодаря такой информации сеть является активной и в ней не возникает потери сигнала как в сетях шинных топологий, кроме того, нет необходимости в а конечных нагрузках, так как нет конца у сети.
Не которые сети с кольцевой топологией используют метод эстафетной передачи, короткое специальное сообщение маркер циркулирует по кольцу пока ПК не пожелает передать информацию другому узлу. Он модифицирует маркер добавляет электронные адрес и Д. а затем отправляет их по кольцу каждый из ПК последовательно получает данный маркер с добавленной информацией и передает его соседней машине, пока электронный адрес не совпадет с адресом ПК получателя, или маркер не вернется к отправителя.
Получивший сообщение ПК возвращает отправителю ответ, подтверждающий принятие док-та тогда отправитель создает еще один маркер и отправляет его в сеть, что позволяет другой станций перехватить маркер и начать передачу, маркер циркулирует по кольцу пока какая либо из станций не будет готова к передаче и не захватит его.
Преимущества кольцевой топологий.
1. нет возможности монополизировать сеть, одним узлом т.к все ПК имеют равный доступ к маркеру.
2. справедливое совместное использование сети и обеспечивает постепенное снижение ее производительности в случае увеличения числа пользователей и перегрузки.
Недостатки кольцевой топологии.
1. отказ одного ПК может повлиять на работоспособность сети в целом.
2. кольцевую сеть трудно диагностировать.
3. добавление или удаления ПК вынуждает разрывать сеть.
ТопологияTokenRing
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
Сравнительные характеристики топологий.
При использовании любой топологии, когда два компьютера начнут одновременно передавать данные, в сети происходит столкновение (коллизия) (рис. 3.8). Для решения этих проблем служат методы доступа– набор правил, по которым РС узнают, когда шина свободна, и можно передавать данные. РС РС 
Рис. 3.8 Коллизия в сети Наибольшее распространение при проектировании и построении ЛВС получили два метода доступа, зто:
- Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизии (CSMA/CD — Carrier-Sense Multiple Access and Collision Defection).
- Доступ с передачей маркера.
Алгоритм работы рабочей станции, а точнее ее сетевого адаптера при использовании первого метода доступа заключается в следующем: 1. Рабочая станция прослушивает канал, стремясь обнаружить чью-либо передачу данных. 2. Если слышит чью-либо передачу, ожидает ее окончания. 3. Если канал свободен, начинает передачу пакета. 4. При обнаружении коллизии во время передачи прекращает передачу. 5. Через случайный промежуток времени все повторяется (т.е. осуществляется переход к п. 1). Вдумайтесь в название этого доступа. Компьютеры «прослушивают» канал, отсюда – контроль несущей. Чаще всего сразу несколько РС сети хотят передать данные, отсюда – множественный доступ. При передаче прослушивается канал с целью выявления коллизии – обнаружение коллизий. CSMA/CD – состязательный метод, при котором РС конкурируют за право передачи данных по каналу. Он кажется достаточно громоздким, но современные CSMA/CD настолько быстры, что пользователи даже не замечают, что применяется состязательный метод. Суть маркерного доступа заключается в том, что пакет особого типа (маркер) перемещается по замкнутому кругу, минуя по очереди все РС, до тех пор, пока его не получит тот, который хочет передать данные (рис. 3.9). Алгоритм взаимодействия рабочих станций ЛВС при использовании маркерного метода заключается в следующем: 1. Передающая рабочая станция изменяет состояние маркера на занятое и добавляет к нему пакет данных. 2. Занятый маркер с пакетом данных проходят через все РС сети, пока не достигнет адресата. 3. После этого, принимающая РС посылает передающей сообщение, где подтверждается факт приема. 4. После получения подтверждения, передающая РС создает новый свободный маркер и возвращает его в сеть (рис. 3.10). 
М 
М 
М 
РСk
РС1
пакет Рис. 3.9. Маркерный доступ (занятый маркер) РС1
пакет 
М 
М РСk
Рис. 3.10. Маркерный доступ (свободный маркер) На первый взгляд кажется, что передача маркера занимает много времени, однако на самом деле он перемещается с очень большой скоростью. В кольце диаметром 200 м маркер может циркулировать с частотой 10000 оборотов в секунду. Рассмотренный выше методы доступа широко используются в современных сетевых технологиях. Они реализуются на аппаратном уровне в платах сетевых адаптеров того или иного сетевого стандарта. Первый из рассмотренных метод используется в сетевой технологии Ethernet, второй – в Token Ring и ArcNet.
Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу: