Топология локальной компьютерной сети
Топологией сети называется физическую или электрическую конфигурацию кабельной системы и соединений сети.
В описании топологии сетей применяются несколько специализированных терминов: • узел сети — компьютер, либо коммутирующее устройство сети; • ветвь сети — путь, соединяющий два смежных узла; • оконечный узел — узел, расположенный в конце только одной ветви; • промежуточный узел — узел, расположенный на концах более чем одной ветви; • смежные узлы — узлы, соединенные, по крайней мере, одним путём, не содержащим никаких других узлов.
Существует всего 5 основных типов топологии сетей:
1. Топология “Общая Шина”. В этом случае подключение и обмен данными производится через общий канал связи, называемый общей шиной: Общая шина является очень распространенной топологией для локальных сетей. Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки и унифицирует подключение различных модулей. Основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.
2. Топология “Звезда”. В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети:
В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. Главное преимущество этой топологии перед общей шиной — большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи. К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора. В настоящее время иерархическая звезда является самым распространенным типом топологии связей как в локальных, так и глобальных сетях.
3. Топология “Кольцо”. В сетях с кольцевой топологией данные в сети передаются последовательно от одной станции к другой по кольцу, как правило, в одном направлении:
Если компьютер распознает данные как предназначенные ему, то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями. Преимущество данной топологии — простота управления, недостаток — возможность отказа всей сети при сбое в канале между двумя узлами.
4. Ячеистая топология. Для ячеистой топологии характерна схема соединения компьютеров, при которой физические линии связи установлены со всеми рядом стоящими компьютерами:
В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей. Достоинства данной топологии в ее устойчивости к отказам и перегрузкам, т.к. имеется несколько способов обойти отдельные узлы.
5. Смешанная топология. В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию — звезда, кольцо или общая шина, для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно подсети, имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.
3. Топология лвс
Структура (топология) ЛВС чаще всего неиерархическая, т.е. в них нет строгого деления по уровням станций локальной сети. Под станцией ЛВС (рабочей станцией) понимают систему, обеспечивающую пользователя некоторыми вычислительными ресурсами, необходимыми для его индивидуальной работы, а также предоставляющую доступ к различным видам обслуживания.
В локальных сетях наиболее распространены следующие топологии: шинная, кольцевая, звездообразная и древовидная.
в) звездообразная г) древовидная
Качественная оценка перечисленных видов топологий в ЛВС приведена в таблице 1.
Таблица 1. Виды топологий в ЛВС
- отсутствие активного переприема при доступе к физической среде;
- простые конструкции;
- возможность подключения к любой точке кабеля.
- Низкая надежность: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть;
- Невысокая производительность: в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные по сети, следовательно, пропускная способность канала связи делится между всеми узлами сети.
- Обладает свойством резервирования связей;
- Удобна для организации обратной связи, следовательно, отправитель может контролировать процесс доставки данных адресату;
- В случае выхода из строя какой-либо станции канал связи прерывается между остальными станциями кольца.
- Существенно большая надежность: в случае выхода из строя какой-либо станции канал связи не прерывается между остальными станциями;
- Администратор сети имеет возможность блокировки запрещенные администратором передачи.
- Высокая стоимость сетевого оборудования: необходимость приобретения концентратора;
- Выход из строя концентратора парализует все сеть целиком;
- Возможность по наращиванию количества узлов в сети ограничивается количеством портов концентратора.
4. Физическая среда передачи
В настоящее время в ЛВС в основном применяются следующие физические среды: коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель связи (волос) и витую пару проводников. Коаксиальные кабели, представляют собой наиболее массовую физическую среду передачи информации в ЛВС. Массовость применения коаксиальных кабелей в ЛВС объясняется их высоким технико-эксплуатационным показателями, большими скоростями (50-100 Мбит/с) передачи, износоустойчивостью при приемлемой стоимости. В проектировании ЛВС можно использовать толстый коаксиальный кабель для участка длиной 500м и тонкий коаксиальный кабель для участка длиной 185м при умеренном уровне электромагнитных помех и скорости 10Мбит/с. ВОЛС начинают конкурировать с некоторыми видами коаксиальных кабелей и обеспечивают скорость передачи сигналов 2-3 Гбит/с на расстоянии 1,5 — 3 км. Имеют небольшие размеры, массу, высокую стоимость и износоустойчивость в пределах 3-4 лет, хорошо защищены от всякого рода помех. В проектировании ЛВС оптоволоконный кабель можно использовать для участков большой протяжённости (4-6 км без переприёма) и скорости модуляции 10Мбит/с и выше, где имеется высокий уровень электромагнитных помех. Там, где не требуется высокая скорость передачи и имеется слабый уровень электромагнитных помех применяют наиболее простые и дешевые виды физической среды — витые пары. При скорости 10Мбит/с витые пары обеспечивают передачу информации на расстояние 100 м без переприёма. Если скорость в проектируемой линии будет меньше, то соответственно увеличивается расстояние (однако при этом необходимо согласование линии и аппаратуры приёма-передачи). Износоустойчивость средняя и меняется в зависимости от условий эксплуатации от 2 до 6 лет. Витая пара представляет собой наиболее доступный для массового пользователя способ соединения станций ЛВС, т.к. имеет самую низкую стоимость среди остальных видов моноканалов. В таблице 2 приведены рекомендации по выбору физической среды для моноканала с учетом видов пересылаемой информации ( речь, TV и данные). Таблица 2. Рекомендации по выбору физической среды для моноканала
| Технико-эксплуатационные показатели | ВОЛС | Коаксиальный кабель | Витая пара |
| Виды пересылаемой информации | Речь, TV, данные | Речь, TV, данные | Данные |
| Качество пересылаемой информации | Высокое | Высокое | Низкое |
| Расстояние, км | 10 | 10 | 0,8 — 1,5 |
| Износоустойчивость | Средняя | Высокая | Средняя |
| Стоимость | Высокая | Средняя | Низкая |
В целом арсенал технических средств для каналов связи в ЛВС достаточно обширен и обеспечивает свободу выбора для конкретных условий применения ЛВС. Но на сегодняшний день все чаще используется технология Ethernet.