Звездообразная топология сети ethernet

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.

Источник

Топологии сетей передачи данных

Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам физические или информационные связи между вершинами.

Полносвязная топология

Полносвязная топология В данной топологии для связи N узлов требуется N(N-1)/2 физических дуплексных линий связи. Преимуществом данной топологии является то, что она соединяет каждый узел с каждым. Таким образом, в случае выхода одного из узлов из строя, не происходит нарушения функционирования остальных узлов в сети, построенной на данной топологии. Но на практике данный вид топологии не применяется, поскольку является крайне дорогим вариантом построения сети.

Ячеистая топология

Ячеистая топология Данная топология получается из полносвязной путём удаления некоторых связей между узлами. С точки зрения надежности, данная топология является менее надежной, чем полносвязная, но в тоже время и более дешевой, за счёт уменьшения расходов на организацию избыточных связей. Данный тип топологии зачастую используется в Глобальных (WAN) и Городских Сетях (MAN). Технологии, в которых применяются данные типы топологий, могут быть как системами Ethernet, так и системами SDH/SONET.

Кольцевая топология

Кольцевая топология В кольцевой топологии, как видно из названия, все узлы объединены в кольцо. Данные в кольце могут передаваться либо в одном из направлений, либо в обоих сразу, в зависимости от технологии локальной сети, которая применяется в каждом конкретном случае. Данная топология является достаточно надежной, поскольку обеспечивает саморезервирование. Каждый узел соединяется с двумя соседними, и в зависимости от состояния связей передаёт данные либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки. В итоге резервирование сети обеспечивается наличием двух путей передачи данных от начального узла к конечному, а также своевременными ремонтными работами на сети передачи данных в случае выхода из строя одного из узлов или одной из связей.

Звездообразная топология

Звездообразная топология Возникновение звездообразной топологии обусловлено с появлением такого телекоммуникационного оборудования, как коммутаторы и концентраторы, которые коммутируют передачу данных между конечными узлами сети. В данной топологии коммутатор выступает центральным узлом, через который осуществляется передача данных между остальными узлами. Преимуществами подобной топологии являются простота организации сети передачи данных, увеличение эффективности используемой среды передачи данных, возможность администрирования сети и разграничение доступа пользователей к ресурсам сети. К недостаткам можно отнести то, что коммутатор в данном случае является критичной точкой отказа, но в случае с конечными пользователями (не учитываем роль коммутатора, как магистрального узла, объединяющего другие коммутаторы) данное обстоятельство нивелируется преимуществами подобной топологии.

Иерархическая звезда, дерево

Иерархическая звезда Данная топология является распространённым вариантом построения современных сетей передачи данных. В данном случае коммутаторы объединяются в основную звезду, которая организует магистральные каналы передачи данных, а от неё отходят ветки, к которым подключаются узлы конечных пользователей. Резервированию в данной топологии подвергаются только магистральные каналы. Достигается это либо организацией ячеистой топологии между коммутаторами, либо организацией кольцевой топологии, опять же между коммутаторами.

Рекомендуем хостинг TIMEWEB

Стабильный хостинг, на котором располагается социальная сеть EVILEG. Для проектов на Django рекомендуем VDS хостинг.

По статье задано0 вопрос(ов)

Источник

Звездообразная топология

В некоторых случаях все устройства подключаются к одному распределительному блоку (концентратору). В результате получается топология, которая называется звездообразной (рис. 11). В настоящее время она наиболее распространена. Стандарт 10BASE-T Ethernet также предусматривает поддержку звездообразной топологии. В сети 10BASE-T обычно применяется неэкранированный кабель UTP категории 3 или 5, но для организации Fast Ethernet и более быстрых сетей требуется исключительно кабель UTP категории 5.

Ðèñ. 11. В звездообразной топологии сетевые компьютеры и устройства подсоединяются к одному или нескольким концентраторам/узловым передатчикам

Поскольку с каждым компьютером используется отдельный кабель, проблемы сетевого подключения одной системы никак не отразятся на остальных компьютерах. Шинная топология требует меньше кабеля, чем звездообразная, однако ее сложнее диагностировать и исправлять возможные неполадки. В настоящее время звездообразная топология Fast Ethernet является самым популярным типом локальной сети; для конфигурирования сети можно воспользоваться специальными сетевыми наборами, в которых большинство сетевых параметров настроено заранее. Звездообразная топология также используется в стандартах 10BASE-T Ethernet è 1000BASE-TX Gigabit Ethernet. Â 10BASE-T можно использовать UTP-кабель категории 3 или 5, в то время как для Fast Ethernet è Gigabit Ethernet необходим UTP-кабель категории 5.

Концентраторы/коммутаторы для Ethernet

Итак, можно констатировать, что современная Ethernet для рабочих групп базируется на кабеле UTP с рабочими станциями, расположенными в виде звезды, центром которой является концентратор или коммутатор. Все концентраторы Ethernet имеют такие элементы:

• несколько разъемов RJ-45 для кабеля UTP;
• индикаторы диагностики и активности;
• источник питания.

Как работают концентраторы

В Ethernet компьютер посылает концентратору запрос на сетевую информацию или запрос программам. Концентратор пересылает этот запрос всем компьютерам, подключенным к нему. Когда компьютер, которому адресовано сообщение, получает его, он посылает запрашиваемую информацию обратно концентратору, который снова пересылает ее всем компьютерам, несмотря на то что только один компьютер будет ее обрабатывать. Таким образом, концентратор работает как радиоретранслятор, который посылает сигнал всем приемникам, однако только соответственно настроенные приемопередатчики могут отсылать или передавать информацию.

Сравнение концентраторов и коммутаторов

Коммутаторы, как и концентраторы, используются для соединения компьютеров сети Ethernet, созданной на базе кабеля UTP, друг с другом. Концентраторы, в свою очередь, транслируют передаваемые данные всем компьютерам, подключенным к локальной сети. Коммутаторы используют функцию, называемую запоминанием адреса, которая определяет пункт назначения каждого пакета данных и отправляет его непосредственно тому компьютеру, для которого он предназначен. Таким образом, коммутатор можно сравнить с телефонной станцией, которая напрямую соединяет инициатора звонка с абонентом. Поскольку коммутаторы устанавливают прямое соединение между передающим и принимающим компьютерами, они обеспечивают полную ширину полосы пропускания для каждого порта. В то же время концентраторам приходится делить полосу пропускания сети на все ее активные системы. Это означает, что ширина полосы пропускания, в зависимости от загруженности сети, может увеличиваться или уменьшаться. Представьте, например, рабочую группу из четырех компьютеров, использующую сетевые адаптеры 10/100 и концентратор Ethernet. Общая ширина полосы пропускания сети равна 100 Мбит/с. В том случае, если две системы в рабочем состоянии, эффективная ширина полосы пропускания будет равна 50 Мбит/с (100 Мбит/с, разделенные на 2). Если работают все четыре системы, эффективная ширина полосы пропускания уменьшается до 25 Мбит/с (100 Мбит/с, разделенные на 4). Таким образом, увеличение числа активных пользователей приводит к уменьшению пропускной способности сети. Коммутатор, используемый вместо концентратора, не транслирует данные всем компьютерам сети, поэтому эффективная ширина полосы пропускания для каждой системы остается равной 100 Мбит/с. Большинство устройств 10/100 и Fast Ethernet или коммутаторов 10/100 также поддерживают дуплексный режим работы (одновременные передача и прием данных), позволяющий удвоить фактическую ширину полосы пропускания до 200 Мбит/с. Очевидно, что использование коммутатора позволяет значительно повысить производительность сети, не меняя при этом ее компонентов.

Источник