Сети с топологией в виде звезды и иерархической звезды
Звезда – одна из распространенных топологий локальных Ethernet-сетей. В этом разделе описываются два типа топологий: звезда и иерархическая звезда.
Если проводить параллели с объектами материального мира, то звездообразная топология имеет сходство со спицами колеса. Она состоит из центральной точки соединения, которая является устройством, таким как концентратор, коммутатор или маршрутизатор, где собираются все кабельные сегменты. Каждое устройство в сети присоединены к центральному своим собственным кабелем.
Рис. 7.4. Звездообразная топология
Физическая топология в виде звезды требует больше капитальных вложений, чем шинная, но преимущества звездообразной топологии более выгодны, чем дополнительная стоимость внедрения. Так как каждое устройство подсоединено к центральному устройству собственным проводом, то при проблемах с кабелем только одно устройство потеряет доступ к сети, а остальные сети продолжат работу. Это преимущество очень важно и это оправдывает разработку новых сетей с топологией в виде звезды.
Рис. 7.5. Топология «иерархическая звезда»
Когда звездообразная сеть расширяется, включая дополнительные сетевые устройства, которые подсоединены к основному сетевому устройству, эту топологию можно представить в виде иерархической звезды.
Проблемы с такой топологией возникают тогда, когда центральная точка повреждается, в этом случае большой блок может быть изолирован.
Кольцевая топология
Как предполагает название, в топологии кольцо все устройства в сети соединены в форме кольца или круга.
Рис. 7.6. Кольцевая топология
По сравнению с шинной топологией, кольцо не имеет ни начала, ни конца, которые требовали бы терминатора. Данные передаются по пути, который очень сильно отличен от логической шинной топологии. В первой реализации маркер (token) перемещался по кольцу, останавливаясь у каждого устройства. Если устройство хочет передать данные, то оно добавляет данные и адрес назначения к маркеру. Маркер продолжает двигаться по кольцу, пока не достигнет пункта назначения, который заберет данные из маркера. Преимущество использования этого метода заключается в том, что в пакете с данными нет коллизий. Существует два типа кольцевой топологии: одиночное кольцо и двойное кольцо.
В сети с одним кольцом все устройства используют один общий кабель, и данные передаются только в одном направлении. Каждое устройство ждет своей очереди, для того чтобы отправить данные через сеть. Одно кольцо, однако, чувствительно к одиночным повреждениям, прекращающим функционирование сети.
Рис. 7.7. Топология сети с двойным кольцом
В топологии сети с двойным кольцом два кольца позволяют отправлять данные в двух направлениях. Эта схема позволяет увеличить надежность (отказоустойчивость), это означает, что при повреждении одного кольца данные могут быть переданы по другому.
Полно связанная и частично связанная топологии
Другой тип топологии, схожий со звездообразной, называется ячеистой топологией.
Рис. 7.8. Полно связанная топология
В полно связанной топологии все устройства соединены друг с другом для надежности и устойчивости к отказам. Реализация этой топологии очень дорога и сложна. Этот метод наиболее защищен от повреждений, потому что повреждение любой лини не будет влиять на доступность.
Рис. 7.9. Частично связанная топология
В частично связанной топологии одно устройство связано с несколькими другими, но не со всеми. Это метод позволяет снизить стоимость по сравнению с полно связанным, но при этом позволяет разработчику связывать наиболее критические узлы для обеспечения большей надежности.
Топологии сетей
Сети
Термин топология сети означает способ соединения компьютеров в сеть. Вы также можете услышать другие названия – структура сети или конфигурация сети (это одно и то же). Кроме того, понятие топологии включает множество правил, которые определяют места размещения компьютеров, способы прокладки кабеля, способы размещения связующего оборудования и многое другое. На сегодняшний день сформировались и устоялись несколько основных топологий. Из них можно отметить “шину”, “кольцо” и “звезду”.
Топология “шина”
Топология шина (или, как ее еще часто называют общая шина или магистраль) предполагает использование одного кабеля, к которому подсоединены все рабочие станции.
Общий кабель используется всеми станциями по очереди. Все сообщения, посылаемые отдельными рабочими станциями, принимаются и прослушиваются всеми остальными компьютерами, подключенными к сети. Из этого потока каждая рабочая станция отбирает адресованные только ей сообщения.
Достоинства топологии “шина”:
- простота настройки;
- относительная простота монтажа и дешевизна, если все рабочие станции расположены рядом;
- выход из строя одной или нескольких рабочих станций никак не отражается на работе всей сети.
Недостатки топологии “шина”:
- неполадки шины в любом месте (обрыв кабеля, выход из строя сетевого коннектора) приводят к неработоспособности сети;
- сложность поиска неисправностей;
Именно по топологии “шина” строились локальные сети на коаксиальном кабеле . В этом случае в качестве шины выступали отрезки коаксиального кабеля, соединенные Т-коннекторами. Шина прокладывалась через все помещения и подходила к каждому компьютеру. Боковой вывод Т-коннектора вставлялся в разъем на сетевой карте. Вот как это выглядело: Сейчас такие сети безнадежно устарели и повсюду заменены “звездой” на витой паре, однако оборудование под коаксиальный кабель еще можно увидеть на некоторых предприятиях.
Топология “кольцо”
Кольцо – это топология локальной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутое кольцо. Данные передаются от одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кругу). Каждый ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК, т.е. данные передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера – он передает их дальше по кольцу, в ином случае они дальше не передаются.
Достоинства кольцевой топологии:
- простота установки;
- практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
- возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети.
Однако “кольцо” имеет и существенные недостатки:
- каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации; в случае выхода из строя хотя бы одной из них или обрыва кабеля – работа всей сети останавливается;
- подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, поскольку во время установки нового ПК кольцо должно быть разомкнуто;
- сложность конфигурирования и настройки;
- сложность поиска неисправностей.
Кольцевая топология сети используется довольно редко. Основное применение она нашла в оптоволоконных сетях стандарта Token Ring.
Топология “звезда”
Звезда – это топология локальной сети, где каждая рабочая станция присоединена к центральному устройству (коммутатору или маршрутизатору). Центральное устройство управляет движением пакетов в сети. Каждый компьютер через сетевую карту подключается к коммутатору отдельным кабелем.
[adsense3]
При необходимости можно объединить вместе несколько сетей с топологией “звезда” – в результате вы получите конфигурацию сети с древовидной топологией. Древовидная топология распространена в крупных компаниях. Мы не будем ее подробно рассматривать в данной статье.
Топология “звезда” на сегодняшний день стала основной при построении локальных сетей. Это произошло благодаря ее многочисленным достоинствам:
- выход из строя одной рабочей станции или повреждение ее кабеля не отражается на работе всей сети в целом;
- отличная масштабируемость: для подключения новой рабочей станции достаточно проложить от коммутатора отдельный кабель;
- легкий поиск и устранение неисправностей и обрывов в сети;
- высокая производительность;
- простота настройки и администрирования;
- в сеть легко встраивается дополнительное оборудование.
Однако, как и любая топология, “звезда” не лишена недостатков:
- выход из строя центрального коммутатора обернется неработоспособностью всей сети;
Звезда – самая распространенная топология для проводных и беспроводных сетей. Примером звездообразной топологии является сеть с кабелем типа витая пара, и коммутатором в качестве центрального устройства. Именно такие сети встречаются в большинстве организаций.