Топология "кольцо": недостатки и преимущества. Что лучше всего характеризует топологию сети шина


"Шина" - топология сети: достоинства, недостатки

Придя в различные компании, можно обратить внимание на то, что сеть там обустроена по-разному – где-то используется "звезда", где-то - "кольцо", а где-то - "шина". Топология сети достаточно сильно влияет на качество и скорость обмена данными между компьютерами, но при этом многие зачастую не знают основных преимуществ и недостатков каждого отдельного варианта.

Что это такое?

Несмотря на то что именно этот вариант сегодня является наиболее распространенным, термин "топология" не предусматривает только технологию «шина». Топология сети представляет собой просто объединение нескольких компьютеров в сети, поэтому ее можно назвать аналогичным вариантом таких понятий, как конфигурация, или структура сети. Помимо этого, в понятии "топология" заключено также большое количество правил, которыми определяются места размещения компьютеров, технологии прокладки кабеля и размещения связующего оборудования, а также еще масса других моментов.

Какой она может быть?

На сегодняшний день сформировалось три основных варианта такого объединения компьютеров – это "звезда", "кольцо" и "шина". Топология в каждом отдельном случае является отличной от остальных, а также имеет свои особенности и преимущества. Именно поэтому важно знать эти тонкости перед тем, как проводить сеть между компьютерами на том или ином объекте.

"Шина"

По технологии «шина» топология предусматривает использование единственного кабеля, при помощи которого объединяются между собой все использующиеся рабочие станции.

Таким образом, один-единственный кабель применяется каждой станцией по очереди, а все сообщения, которые отправляются этими станциями, могут быть приняты и прослушаны любым компьютером, который находится в данной сети. Из этого потока все рабочие станции отбирают только те сообщения, которые изначально были адресованы именно им.

В чем преимущества?

Достоинства топологии "шина" являются следующими:

  • Настройка является предельно простой для любого продвинутого пользователя.
  • Система достаточно просто устанавливается и при этом обуславливает минимум финансовых затрат, если все рабочие станции располагаются на небольшом расстоянии между собой.
  • Если ломается или же начинает давать сбой какая-то конкретная станция в сети, все остальные продолжают работать в прежнем режиме без каких-либо проблем.

В чем недостатки?

Также есть и недостатки топологии "шина":

  • Если возникает неполадка в каком-нибудь месте, моментально выходит из строя полностью вся сеть.
  • Достаточно сложно найти какие-либо неполадки в случае их возникновения.
  • Довольно низкая производительность по сравнению с остальными технологиями. Это обуславливается тем, что топология сети «шина» предусматривает одновременную передачу данных только с одного компьютера, а если же количество рабочих станций увеличивается, параллельно снижается производительность используемой сети.
  • Неважная масштабируемость. Чтобы добавить новые рабочие станции, нужно полностью заменить участки уже используемой "шины".

Именно данная технология использовалась для подключения компьютеров в локальную сеть при использовании коаксиального кабеля. В данном случае в роли "шины" использовались отрезки коаксиального кабеля, объединенные между сбой при помощи Т-коннекторов. "Шина" прокладывается полностью через все помещение, после чего подключается к каждому отдельному компьютеру, а боковой вывод коннектора вставляется в разъем, установленный на сетевой карте.

В связи с тем, что такое оборудование уже безнадежно устарело, а более широкое распространение получила топология сети "звезда", "шина" практически не используется, но ее по сегодняшний день можно встретить на различных предприятиях.

"Кольцо"

"Кольцо" представляет собой такую топологию локальной сети, в соответствии с которой различные все рабочие станции объединяются между собой последовательно, образуя полностью замкнутый круг. В такой сети данные транслируются от одной рабочей станции к другой в единственном направлении, при этом каждый отдельный компьютер работает как повторитель, осуществляя ретрансляцию сообщения к следующему, образуя таким образом своеобразную эстафету. Такая система уже имеет мало общего с тем, что представляет собой топология «общая шина», в связи с чем имеет массу своих особенностей и преимуществ.

В чем преимущества?

  • Компьютеры достаточно просто объединяются в сеть.
  • Практически нет никакой необходимости в том, чтобы использовать дополнительное оборудование.
  • Можно добиться стабильной работы без какого-либо заметного падения скорости транслирования данных при серьезной загрузке сети.
  • Любая рабочая станция должна активно использоваться в процедуре передачи данных, и если сломается хотя бы один компьютер, или же в определенном месте оборвется кабель, вся система полностью перестанет функционировать.
  • Если будет подключаться новая рабочая станция, сеть нужно на определенное время выключить, так как требуется размыкание кольца в процессе установки нового оборудования.
  • Система отличается достаточно сложной конфигурацией и настройками.
  • При возникновении тех или иных неисправностей даже специалистам достаточно сложно найти, в чем именно заключается неполадка.

В чем недостатки?

В связи с этими минусами сегодня не так часто можно встретить использование кольцевой топологии, и наиболее часто она встречается в оптоволоконных сетях стандарта Token Ring.

"Звезда"

Если каждая рабочая станция подключена непосредственно к центральному устройству, которым может служить маршрутизатор или же коммутатор, то это топология "звезда". "Шина" была с течением времени заменена именно этой технологией, так как она отличается более высокой производительностью и эффективностью. Данная технология предусматривает управление всеми движениями пакетов в сети непосредственно центральным устройством, а каждый компьютер через собственную сетевую карту подключается к данному коммутатору полностью отдельным кабелем.

В случае необходимости можно объединить в одно целое одновременно несколько сетей, использующих описываемую топологию, вследствие чего в результате получится конфигурация сети, имеющая древовидную топологию. Древовидная топология распространяется в крупных организациях, однако она отличается целым рядом своих особенностей и тонкостей реализации.

Топология «звезда» на сегодняшний день используется в качестве основы при построении практически всех локальных сетей, и, в частности, это является результатом целого ряда преимуществ данной технологии объединения компьютеров.

В чем преимущества?

  • Если ломается какая-либо конкретная станция (или же повреждается ее кабель), на работе в целом всей сети это никак не сказывается, то есть все остальное оборудование продолжает стабильно работать.
  • Прекрасная масштабируемость. Для того чтобы подключить новую рабочую станцию, нужно просто проложить отдельный кабель от коммутатора.
  • Достаточно просто можно найти, и после этого устранить неисправности или же какие-либо обрывы в сети.
  • Предельно высокая производительность, особенно если сравнивать с аналогичными вариантами топологии.
  • Идеальная простота настройки и администрирования всего оборудования.
  • В сеть без труда можно встроить дополнительные устройства.
  • Если ломается центральный коммутатор, вся сеть перестает работать.
  • Чтобы использовать сетевое оборудование, нужно выделить также дополнительные затраты, так как требуется приобретение отдельного устройства, к которому будут подключаться все компьютеры, подключенные к сети.
  • Количество рабочих станций ограничивается количеством портов в используемом центральном коммутаторе.

В чем недостатки?

На сегодняшний день "звезда" является наиболее распространенной технологией для современных проводных или же беспроводных сетей. В качестве примера звездообразной топологии можно представить сеть, использующую кабель типа «витая пара», а также коммутатор, который представляет собой центральное устройство. Именно такие сети часто сегодня можно встретить в преимущественном большинстве компаний.

Топология и ее многозначительность

Топология сети позволяет определить не только физическое расположение компьютеров, но, что еще более важно, обеспечивает характер связи между ними, а также различные особенности распространения сигналов через сеть. Именно характером связи можно определить то, насколько отказоустойчивой является сеть, а также узнать требуемую сложность сетевой аппаратуры и наиболее актуальный метод управления обменом и множество других параметров. Если в литературе рассматривается топология локальных сетей «шина» или же другие технологии, то может предусматриваться четыре абсолютно разных понятия, которые относятся к разным типам сетевой архитектуры:

  • Физическая – схема расположения компьютеров, а также прокладки объединяющих их кабелей. В таком ключе пассивная "звезда" не имеет никаких отличий от активной, в связи с чем технология чаще всего называется просто «звезда».
  • Логическая – структура связей, а также то, каким образом сигналы распространяются по сети. Данное определение топологии, наверное, можно назвать наиболее правильным.
  • Управления обменом – принцип, а также последовательность передачи права на расторжение сетевой связи между определенными компьютерами.
  • Информационная – направление информационных потоков, которые передаются через сеть.

К примеру, сеть, имеющая физическую и логическую топологию формата «шина», может в качестве управления использовать эстафетную технологию передачи права захвата сети, а также обеспечить одновременную передачу всех данных через определенный выделенный компьютер. И в таком содержании представлять собой технологию «звезда».

fb.ru

Топология "кольцо": недостатки и преимущества

Топология сети — это физический и логический способ объединения группы компьютеров в единую сеть. Наиболее распространённая топология сети -"шина", "звезда", "кольцо". Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки и используется в зависимости от ситуации. Все они так или иначе применяются в построении современных локальных сетей. Давайте рассмотрим их ключевые особенности, узнаем сильные и слабые стороны каждой из них.

"Шина"

Этот вид организации локальной сети предусматривает использование единственного кабеля, при помощи которого объединяются между собой все использующиеся рабочие станции. Каждая из них передаёт сигнал всем компьютерам, подключённым к линии, но принимает данные лишь тот, адрес которого обозначен в пакете. Остальные просто игнорируют полученную информацию.

В топологии "общая шина" обязательно используются терминаторы, которые находятся на концах основного кабеля и глушат сигналы, попадающие к ним, дабы избежать их отражения. Без этих устройств в такой сети неизбежно возникали бы коллизии, из-за которых нормальная работа была бы невозможна. Конечно, коллизии всё равно возникают, но благодаря терминаторам их количество минимально. Если это всё-таки произошло, то станция просто отправляет пакет заново через случайный промежуток времени, определяемый алгоритмом.

Достоинства топологии "шина"

Данная организация сети имеет ряд преимуществ перед другими способами. Среди них — низкая стоимость конструкции и простота её создания. Организовать такую локальную сеть достаточно просто, нужно лишь протянуть "общую шину" и подключить к ней компьютеры через специальные разъёмы. Эта топология предполагает малый расход сетевого кабеля, так как используются лишь небольшие его отрезки, соединяющие "шину" с рабочей станцией.

Имеет смысл использовать "общую шину" в небольших офисах или, наоборот, на магистралях, соединяющих несколько сетей вместе. Одно из преимуществ этой топологии в том, что при поломке одной из рабочих станций работоспособность сети не нарушается. Остальные ее участники могут продолжить свою работу как ни в чём не бывало. При подключении нового компьютера нет нужды останавливать работу сети, что также является бесспорным плюсом "общей шины".

Недостатки "общей шины"

Недостатки этой топологии обусловлены теми же причинами, что и её достоинства. Например, соединение всех компьютеров одним кабелем существенно снижает надёжность сети. Обрыв "шины" в любом месте положит конец всей системе. При этом в сетях с такой топологией очень трудно диагностировать неисправность. Ещё один минус "шины" состоит в её низкой производительности. Все данные такой сети проходят по одному кабелю. Это делает невозможным работу на больших скоростях.

Ещё один камень в огород "общей шины" — зависимость скорости работы от количества компьютеров в сети. Так как рабочим станциям приходится общаться по одному каналу связи, то чем больше компьютеров будет подключено к такой сети, тем ниже будет скорость её работы. То есть "общая шина" хорошо подходит для небольшого количества узлов, которым не требуется серьёзный уровень безопасности. Ведь с безопасностью у этого вида топологии также есть проблемы. Дело в том, что каждый клиент в подобной сети имеет доступ к информации остальных компьютеров.

Топология "кольцо"

Этот вид организации локальной сети устроен так, что каждый компьютер в нём соединён со следующим, пока цепь не замкнётся, образовав кольцо. Сигнал в такой сети проходит в одну сторону, от одного компьютера к другому, пока не достигнет адресата. Для определения рабочей станции, которая передаёт информацию в данный момент, используется маркер. Компьютеры передают его по очереди до тех пор, пока он не попадёт к узлу, желающему отправить данные. Тогда он отправляет информацию пакетами, один за другим, не дожидаясь подтверждения о доставке. Рабочая станция, получающая данные, в свою очередь, отправляет отчёт о получении пакета. После получения подтверждения о доставке компьютер отправляет маркер дальше по кругу, чтобы кто-то другой смог им воспользоваться. Таким незатейливым образом организована топология сети "кольцо". У такой конструкции есть как достоинства, так и недостатки.

Плюсы "кольца"

Преимущество этой топологии - в её простоте. Такую сеть очень просто реализовать, и она не требует серьёзных расходов на кабель. Сетевой шнур нужен лишь для прокладки от одного компьютера к другому, дополнительные затраты отсутствуют. Также в "кольце" можно добиться высокой скорости передачи данных, ведь для отправки пакета не нужно дожидаться отчёта о доставке.

Ещё один плюс сетей с подобной организацией — они могут иметь большую протяжённость. При этом нет нужды усиливать сигнал с помощью дополнительного оборудования, так как каждая рабочая станция обновляет и восстанавливает данные сама. Но за простотой и дешевизной этой топологии скрываются недостатки, сделавшие её применение очень ограниченным.

Топология "кольцо": недостатки

При организации сети такого типа нужно помнить, что её надёжность оставляет желать лучшего. Причина этого в том, что работоспособность ее зависит от каждого компьютера, который в неё входит. То есть, если одна из рабочих станций ломается, то вся сеть прекращает функционировать. Топология "кольцо" также предполагает, что для подключения нового компьютера нужно полностью остановить работу сети, а это очень неудобно как для администратора, так и для пользователей.

Ещё одна причина не использовать эту топологию — низкая производительность при большом количестве рабочих станций. Так как данные постоянно идут по кругу, то каждый новый клиент в сети замедляет её работу. Более того, один старый компьютер способен сделать сеть типа "кольцо" невероятно медленной, независимо от скорости остальных членов кольца. Всё это существенно ограничивает применение этой топологии в современных сетях, но в некоторых случаях её использование оправдано.

"Звезда"

Наверное, самая распространённая топология сети — "звезда". "Кольцо", рассмотренное выше, используется гораздо реже, да и "общая шина" тоже. В сети с топологией "звезда" рабочие станции напрямую подключены к концентратору. Этот важный элемент сети может быть как активным, восстанавливающим сигнал, так и пассивным, который просто обеспечивает физическое соединение кабеля. Сервер также подключён к концентратору, как и другие компьютеры, что делает связь между ними предельно простой.

Обычно размер сети с топологией "звезда" ограничен только количеством портов на хабе, но теоретически их не может быть более 1024, хотя трудно представить концентратор с таким количеством портов. Через хаб проходит весь трафик в сети типа "звезда", так что от этого устройства целиком и полностью зависит надёжность и работоспособность всей системы.

Плюсы топологии "звезда"

Если вам нужно построить быструю и надёжную сеть, то отличный выбор — топология "звезда". "Кольцо" или "общая шина" также могут быть использованы на некоторых участках сети. Плюсы "звезды" - в её надёжности и простоте. К каждой рабочей станции идёт отдельный сетевой кабель, что весьма удобно и практично. Благодаря этому в такой сети очень просто находить и исправлять неполадки, да и её обслуживание отнимает куда меньше времени и нервов. При подключении новых компьютеров к сети типа "звезда" она сохраняет свою работоспособность в отличие от других вариантов построения. Например, топология "кольцо" не может похвастать подобной гибкостью.

Скорость в сети с топологией "звезда" ограничена лишь пропускной способностью кабеля и портов концентратора. Также в такой сети отсутствуют столкновения передаваемой информации. Каждый компьютер передаёт свои данные через отдельный кабель. Если нужна большая сеть, то можно объединить несколько сетей с топологией "звезда". Несмотря на все свои достоинства, этот тип организации сетей имеет и недостатки.

Недостатки "звезды"

Если в сети с топологией "звезда" сломается концентратор, то она прекратит свою работу. Такая зависимость от одного элемента системы существенно снижает надёжность сети. Ещё одна проблема — дороговизна установки. Для каждой рабочей станции выделен собственный кабель, который требуется провести и закрепить. Так что к цене кабеля можно прибавить стоимость коммуникаций и коробов для него, и получится, что "звезда" обойдётся гораздо дороже, чем, например, топология "кольцо".

Ещё один недостаток топологии "звезда" — максимальная длина кабеля до рабочей станции. Она не должна превышать 100 м, в противном случае сигнал будет ослабевать и искажаться. Следовательно, радиус покрытия такой сети не превышает 200х200 метров. Для дальнейшего расширения нужно будет добавлять в сеть дополнительные концентраторы.

Комбинирование топологий

Итак, вы ознакомились со всеми вариантами, но так и не решили, какая вам нужна топология — "шина", "звезда", "кольцо"? Это неудивительно, так как современные сети зачастую требуют комбинирования топологий. Например, несколько серверов могут быть объединены в "общую шину", но от каждого из них будет разветвляться сеть с топологией "звезда". В зависимости от решаемой задачи устройство локальной сети может быть самым разнообразным. Можно встретить такие варианты, в которых каждый компьютер соединён с каждым, хотя это большая редкость. Ещё один интересный вариант — два "кольца", имеющие один общий компьютер.

На предприятиях часто можно встретить разные топологии в рамках одного здания. Вся сеть может быть построена в виде "звезды", но в отдельных кабинетах организована топология "кольцо" или "общая шина". В крупных сетях совмещение разных видов сетевой организации нередко является единственным вариантом решения поставленной задачи. Ведь, в конце концов, неважно, что у вас — "звезда", "кольцо", "шина". Топология сети нужна лишь для решения практических задач. Ваша сеть работает стабильно и решает все возложенные на неё задачи? Тогда неважно, какая топология использовалась при её создании.

fb.ru

Сетевые топологии: преимущества и недостатки

Что собой представляют сетевые топологии? Зачем они необходимы? Где их используют и с какой целью? Какие их типы и виды существуют? Можно ли каким-то образом нивелировать негативные стороны сетевых топологий и усилить позитивные? Вот краткий перечень вопросов, на которые будет дан ответ в рамках данной статьи.

Общая информация

Много кто знает про сетевые устройства. Топологии же для большинства – это темный лес. Итак, давайте представим небольшую модель. У нас есть компьютеры, что функционируют в рамках одной локальной сети. Они соединены посредством линий связи. В зависимости от того, как построено их взаимодействие, различают следующие виды сети:

  1. Кольцевую.
  2. Звездную.
  3. Шинную.
  4. Иерархическую.
  5. Произвольную.

Всё вышеперечисленное относится к физической топологии. Но существуют ещё и логические. Они являются независимыми одна от второй. Так, под первой подразумевают геометрию построения сети. Логическая топология занимается тем, что направляет потоки данных между разными узлам сети и выбирает способ передачи данных. Каждый из рассмотренных ниже типов построения взаимосвязи имеет свои особенности, преимущества и недостатки. А сейчас давайте рассмотрим основные сетевые топологии.

Шинная типология

Её применяют в тех случаях, когда для передачи данных используется линеечный моноканал. На его концах устанавливают терминаторы. Затем каждый компьютер подключают к линейному моноканалу благодаря Т-разъему. Данные передаются по обе стороны и отражаются от оконечных терминаторов. Как можно из этого понять, информация в данном случае поступает на все имеющиеся узлы. Но вот принята она может быть только тем, для которого и предназначена. Среда передачи данных в этом случае используется всеми персональными компьютерами, которые подключены к сети. А сигнал, что идёт от одного ПК, распространяется по всем устройствам. Популярность данная технология сыскала при использовании архитектуры Ethernet. Какие же преимущества нам предоставляет данное сетевое оборудование (топология сетей)? Для начала необходимо отметить лёгкость в настройке и конфигурации сети. Также, если из строя выйдет один узел, то она сможет продолжать свою работу в целом. Благодаря этому можно сказать, что сети, построенные по шинной типологии, обладают значительной устойчивость к неисправностям. Но есть и недостатки. В первую очередь необходимо отметить ограничения относительно длины кабеля, а также количества рабочих станций. К тому же разрыв линейного моноканала негативно сказывается на работоспособности всей сети. Вследствие этого часто бывает трудно определить место дефекта, особенно если оно сокрыто изоляцией.

Сетевая топология «Звезда»

В этом случае витой парой каждая рабочая станция подсоединена к хабу или концентратору. Благодаря им обеспечивается параллельное соединение всех персональных компьютером. Посредством хаба или концентратора ПК и общаются между собой. Отсылаемые данные поступают на все рабочие станции. Но принять их может только та, для которой они и предназначались. Относительно преимуществ стоит отметить, что к сети легко подключить новый персональный компьютер. Также она устойчива к неисправностям отдельных узлов и разрывам соединения. И дополняет всё это возможность осуществления централизованного управления. Правда, есть и определённые минусы. Так, отмечается значительный расход кабеля. Кроме этого, отказ хаба или концентратора негативно повлияет на работу всей сети.

Использование центрального концентратора

Эта сетевая типология базируется на предыдущем виде создания сети. Главную роль в этом случае играет центральный концентратор. Он является интеллектуальным устройством, что обеспечивает последовательное соединение разных станций по принципу «выход-вход», то есть благодаря ему каждая ЭВМ соединена с ещё двумя рабочими станциями. Для стабильности функционирования здесь имеются основные и резервные кольца. Благодаря этому можно поддерживать работоспособность сети даже при наличии существенных повреждений. Проблемная точка просто отключается. Для передачи данных используется специальный маркер. В нём содержится адрес отправителя и получателя информации. Следует отметить, что, кроме высокой надёжности, данная типология также обеспечивает и равный доступ к сети всем рабочим станциям. Но за всё приходится платить. В данном случае это относится к большому расходу кабеля и дорогостоящей разводке линий связи.

Дерево

Данная сетевая типология рассматривается как комбинация нескольких звезд. Дерево может быть в следующих состояниях:

  1. Активном.
  2. Пассивном.
  3. Истинном.

Зависимо от необходимо состояния ответственный персонал выбирает, что необходимо использовать: центральные компьютеры или хабы (концентраторы). Каждый выбор имеет свои преимущества и недостатки. В первом случае можно говорить о построении более централизованной системы с лучшей управляемостью и тому подобное. Но использование хабов или концентраторов, как правило, значительно более выгодно с ресурсо-финансовом плане.

Кольцевая топология

В данном случае предусматривается соединение каналов связи в одну неразрывную цепь. При этом она не обязательно должна напоминать окружность. В этом случае предусматривается, что для передачи данных будет использоваться выход одного персонального компьютера, который соединён с входом иной ЭВМ. Поэтому, когда информация будет начинать движение из какой-то одной определённой точки, в конечном итоге она будет там же, пройдя один круг. Данные в таких кольцах всегда перемещаются в одном направлении. Распознать и обработать полученное сообщение может только та рабочая станция, которой оно было адресовано. При работе топологии применяется маркерный доступ. Он предусматривает предоставление права использования кольца в установленном порядке. Во время передачи данных используется логическое кольцо. Создать и настроить данную сеть весьма легко. Но из-за того, что повреждение в одном месте может вывести её из строя, в чистом виде она почти не применяется из-за своей ненадежности. Для работы на практике могут использоваться различные модификации данной типологии.

Комбинации

Они используются для того, чтобы уменьшить или ликвидировать негативные стороны при создании взаимосвязи между разными компьютерами. Наиболее распространённые комбинированные типы сетевой топологии строятся на звездной, шинной и кольцевой технологиях. Для понимания ситуации можно привести несколько примеров. Возьмём для первого звездно-шинную топологию. Главным в ней является концентратор. Но к нему могут подключаться не только отдельные компьютеры, но и целые шинные сегменты сети. Конечно, применяться может не один концентратор, а много. Также может использоваться архитектура построения с опорной (магистральной) шиной. Преимущество данной комбинации заключается в том, что системный администратор может получить преимущества обоих типологий и легко влиять на количество ЭВМ, что подключены к сети. Давайте рассмотрим ещё один пример. Рассматриваться будет звездно-кольцевая топология. По ней объединяют не компьютеры, а концентраторы, к которым непосредственно и подключены ЭВМ. Таким образом, создаётся замкнутый контур, в котором скомбинированы преимущества этих обеих топологий, а также появляется ещё ряд удобств. В качестве примера таковых можно привести то, что все концентраторы можно собрать в одном месте. А это значит, что точки подключения кабелей будут находиться вместе, и работа с ними будет существенно упрощена.

Заключение

Вот нами и были рассмотрены основные виды сетевой топологии. Представленные в рамках статьи возможности построения взаимосвязи между разными компьютерами являются самыми популярными благодаря своей практичности. Но в отдельных случаях могут понадобиться более специализированные сетевые топологии. Их разработка или использование уже созданных технологий осуществляется с учетом всех необходимых для корректной работы особенностей, нюансов и аспектов. Обычно нечто подобное используется только для научных и военных объектов, тогда как для гражданской жизни с лихвой хватает и наиболее распространённых подходов. Ведь рассмотренные сетевые топологии - это наработки десятилетий!

fb.ru

Топология «общая шина»

Рис.1 топология шина

Сеть с топологией шина использует один канал связи, объединяющий все компьютеры сети.

Самым распространенным методом доступа в сетях этой топологии является метод доступа с прослушиванием несущей частоты и обнаружением конфликта. При этом методе доступа, узел прежде чем послать данные по коммуникационному каналу, прослушивает его и только убедившись, что канал свободен, посылает пакет. Если канал занят, узел повторяет попытку передать пакет через случайный промежуток времени. Данные, переданные одним узлом сети, поступают во все узлы, но только узел, ля которого предназначены эти данные, распознает и принимает их. Несмотря на предварительное прослушивание канала, в сети могут возникать конфликты, заключающиеся в одновременной передачи пакетов двумя узлами. Конфликты связана с тем, что имеется временная задержка сигнала при прохождении его по каналу: сигнал послан, но не дошел до узла, прослушивающего канал, в следствие чего узел счел канал свободным и начал передачу.

Характерным примером сети с этим методом доступа является сеть Ethernet. В сети Ethernet обеспечивается скорость передачи данных для локальных сетей, равная 100 Мбит/сек.

Топология шина обеспечивает эффективное использование пропускной способности канала, устойчивость к неисправности отдельных узлов, простоту реконфигурации и наращивания сети.

Общая шина является очень распространенной (а до недавнего времени самой распространенной) топологией для локальных сетей. Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети. Таким образом, 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. К сожалению, дефект коаксиального разъема редкостью не является. 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.

Топология «звезда»

Рис.2 Топология звезда

Сеть звездообразной топологии имеет активный центр (АЦ) – компьютер (или иное сетевое устройство), объединяющий все компьютеры в сети. Активный центр полностью управляет компьютерами, подключенными к нему через концентратор, которой выполняет функции распределения и усиления сигналов. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. От надежности активного центра полностью зависит работоспособность сети.

В качестве примера метода доступа с АЦ можно привести Arcnet. Этот метод доступа также использует маркер для передачи данных. Маркер предается от узла к узлу (как бы по кольцу), обходя узлы в порядке возрастания их адресов. Как и в кольцевой топологии, каждый узел регенерирует маркер. Этот метод доступа обеспечивает скорость передачи данных 2 Мбит/сек.

Главное преимущество этой топологии перед общей шиной - существенно 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 наращивания количества узлов сети ограничиваются количеством портов концентратора. Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда.

studfiles.net

В локальной вычислительной сети (ЛВС) все рабочие станции должны быть соединены между собой. Если в ЛВС входит файл-сервер, он также должен быть подключен к рабочим станциям. Различают физическую и логическую топологию. Физическая схема, которая описывает структуру локальной сети, называется физической топологией.

Виды базовых сетевых топологий

Топология «шина»

Шинная топология представляет собой топологию, в которой все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных. Такую линейную среду часто называют каналом, шиной или трассой. Каждое устройство, например, рабочая станция или сервер, независимо подключается к общему шинному кабелю с помощью специального разъема. Шинный кабель должен иметь на конце согласующий резистор, или терминатор, который поглощает электрический сигнал, не давая ему отражаться и двигаться в обратном направлении по шине. Когда источник передает сигналы в сетевую среду, они движутся в обоих направлениях от источника. Эти сигналы доступны всем устройствам в ЛВС. Как уже известно, из предыдущих глав, каждое устройство проверяет проходящие данные. Если MAC- или IP-адрес пункта назначения, содержащийся в пакете данных, не совпадает с соответствующим адресом этого устройства, данные игнорируются. Если же MAC- или IP-адрес пункта назначения, содержащийся в пакете данных, совпадает с соответствующим адресом устройства, то данные копируются этим устройством и передаются на канальный и сетевой уровни эталонной модели OSI. На каждом конце кабеля устанавливается терминатор. Когда сигнал достигает конца шины, он поглощается терминатором. Это предотвращает отражение сигнала и повторный прием его станциями, подключенными к шине. Для того чтобы гарантировать, что в данный момент передает только одна станция, в сетях с шинной топологией используется механизм обнаружения конфликтов, иначе, если несколько станций одновременно попытаются осуществить передачу, возникнет коллизия. В случае возникновения коллизии, данные от каждого устройства взаимодействуют друг с другом (т.е. импульсы напряжения от каждого из устройств будут одновременно присутствовать в общей шине), и таким образом, данные от обоих устройств будут повреждаться. Область сети, в пределах которой был создан пакет и возник конфликт, называется доменом коллизий. В шинной топологии, если устройство обнаруживает, что имеет место коллизия, сетевой адаптер отрабатывает режим повторной передачи с задержкой. Поскольку величина задержки перед повторной передачей определяется с помощью алгоритма, она будет различна для каждого устройства в сети, и, таким образом, уменьшается вероятность повторного возникновения коллизии.

Преимущества и недостатки шинной топологии

Типичная шинная топология имеет простую структуру кабельной системы с короткими отрезками кабелей. Поэтому по сравнению с другими топологиями стоимость ее реализации невелика. Однако низкая стоимость реализации компенсируется высокой стоимостью управления. Фактически, самым большим недостатком шинной топологии является то, что диагностика ошибок и изолирование сетевых проблем могут быть довольно сложными, поскольку здесь имеются несколько точек концентрации. Так как среда передачи данных не проходит через узлы, подключенные к сети, потеря работоспособности одного из устройств никак не сказывается на других устройствах. Хотя использование всего лишь одного кабеля может рассматриваться как достоинство шинной топологии, однако оно компенсируется тем фактом, что кабель, используемый в этом типе топологии, может стать критической точкой отказа. Другими словами, если шина обрывается, то ни одно из подключенных к ней устройств не сможет передавать сигналы.

Топология «кольцо»

Топология кольцо (топология замкнутой сети) - это тип сетевой топологии, при котором все компьютеры подключены коммуникационному каналу, замкнутому на себе. В кольце сигналы передаются только в одном направлении. Сигнал в топологии кольцо возможно усиливать.

Преимущества и недостатки

Достоинства:

  • Отсутствие возможности для столкновения передающейся информации.
  • Возможность одновременной передачи данных сразу несколькими компьютерами.
  • Возможность промежуточного сигнала.

Недостатки:

  • Высокая стоимость и сложность обслуживания.
  • В случае выхода из строя кабеля или компа сеть прекращает функционировать.
  • Кольцо в 2.5 раза медленнее шины.

Топология «звезда»

В сетях, использующих топологию "звезда", сетевой носитель соединяет центральный концентратор с каждым устройством, подключенным к сети. Физический вид топологии "звезда" напоминает радиальные спицы, исходящие из центра колеса. В этой топологии используется управление из центральной точки, а связь между устройствами, подключенными к сети, осуществляется посредством двухточечных линий между каждым устройством и центральным каналом или концентратором. Весь сетевой трафик в звездообразной топологии проходит через концентратор. Вначале данные посылаются концентратору, а затем концентратор переправляет их устройству в соответствии с адресом, содержащимся в данных. В сетях с топологией "звезда" концентратор может быть активным или пассивным. Активный концентратор не только соединяет участки среды передачи, но и регенерирует сигнал, т.е. работает как многопортовый повторитель. Благодаря выполнению регенерации сигналов, активный концентратор позволяет данным перемещаться на более значительные расстояния. В отличие от активного концентратора, пассивный концентратор только соединяет участки сетевой среды передачи данных.

Преимущества и недостатки топологии «звезда»

Большинство проектировщиков сетей считают топологию "звезда" самой простой с точки зрения проектирования и установки. Это объясняется тем, что сетевая среда выходит непосредственно из концентратора и прокладывается к месту установки рабочей станции. Другим достоинством этой топологии является простота обслуживания: единственной областью концентрации является центр сети. Также топология "звезда" позволяет легко диагностировать проблемы и изменять схему прокладки. Кроме того, к сети, использующей топологию "звезда", легко добавлять рабочие станции. Если один из участков сетевой среды передачи данных обрывается или закорачивается, то теряет связь только устройство, подключенное к этой точке. Остальная часть сети будет функционировать нормально. Короче говоря, топология "звезда" считается наиболее надежной. В некотором смысле достоинства топологии "звезда" могут считаться и ее недостатками. Например, наличие отдельного отрезка кабеля для каждого устройства позволяет легко диагностировать отказы, однако, это же приводит и к увеличению количества отрезков. В результате повышается стоимость установки сети с топологией "звезда". Другой пример: концентратор может упростить обслуживание, поскольку все данные проходят через эту центральную точку; однако, если концентратор выходит из строя, то перестает работать вся сеть.

Область покрытия сети с топологией «звезда»

Максимально допустимая длина отрезков сетевого кабеля между концентратором и любой рабочей станцией (их еще называют горизонтальной кабельной системой) составляет 100 метров. Величина максимальной протяженности горизонтальной кабельной системы устанавливается Ассоциацией электронной промышленности (Electronic Industries Association, EIA) и Ассоциацией телекоммуникационной промышленности (Telecommunications Industry Association, TIA). Эти две организации совместно создают стандарты, которые часто называют стандартами EIA/TIA. В частности, для технического выполнения горизонтальной кабельной системы был и остается наиболее широко используемым стандарт EIA/T1A-568B. В топологии "звезда" каждый отрезок горизонтальной кабельной системы выходит из концентратора, во многом напоминая спицу колеса. Следовательно, локальная сеть, использующая этот тип топологии, может покрывать область 200x200 метров. Понятно, бывают случаи, когда область, которая должна быть покрыта сетью, превышает размеры, допускаемые простой топологией "звезда". Представим себе здание размером 250x250 метров. Сеть с простой звездообразной топологией, отвечающая требованиям к горизонтальной кабельной системе, устанавливаемым стандартом EIA/TIA-568B, не может полностью покрыть здание с такими размерами. Рабочие станции находятся за пределами области, которая может быть накрыта простой звездообразной топологией, и, как и изображено, они не являются частью этой сети. Когда сигнал покидает передающую станцию, он чистый и легко различимый. Однако по мере движения в среде передачи данных сигнал ухудшается и ослабевает — чем длиннее кабель, тем хуже сигнал; это явление называется аттенюацией. Поэтому, если сигнал проходит расстояние, которое превышает максимально допустимое, нет гарантии, что сетевой адаптер сможет этот сигнал прочитать.

Топология "расширенная звезда"

Если простая звездообразная топология не может покрыть предполагаемую область сети, то ее можно расширить путем использования межсетевых устройств, которые не дают проявляться эффекту аттенюации; результирующая топология называется топологией "расширенная звезда". Еще раз представим себе здание размером 250x250 метров. Для того чтобы звездообразная топология могла эффективно использоваться в этом здании, ее необходимо расширить. За счет увеличения длины кабелей горизонтальной кабельной системы это делать нельзя, поскольку нельзя превышать рекомендуемую максимальную длину кабеля. Вместо этого можно использовать сетевые устройства, которые препятствуют деградации сигнала. Чтобы сигналы могли распознаваться принимающими устройствами, используются повторители, которые берут ослабленный сигнал, очищают его, усиливают и отправляют дальше по сети. С помощью повторителей можно увеличить расстояние, на которое может простираться сеть. Повторители работают в тандеме с сетевыми носителями и, следовательно, относятся к физическому уровню эталонной модели OSI.

rz6hpi.narod.ru

4.Характеристики типа и выбор топологии сети.

3.1 Серверные сети

В задании нам предлагается разработать сеть на основе сервера, поэтому дадим краткую характеристику таких сетей.

Серверные среды характеризуются наличием в сети серверов, обеспечивающих защиту сети и ее администрирование. Серверы могут выполнять множество ролей.

В Windows NT серверные сети организованы в так называемые домены. Домен — это совокупность сетей и клиентов, совместно использующих информацию системы защиты. Защитой домена и полномочиями на регистрацию управляют специальные серверы — контроллеры домена. В домене имеется один контроллер, называемый основным (PDC, Primary Domain Controller), и вспомогательные резервные контроллеры (BDC, Backup Domain Controller), которые выполняют функции контроллера домена, когда PDC занят или недоступен.

Ни один из компьютеров в сети не сможет обращаться к разделяемым ресурсам сервера, пока не пройдет аутентификацию на контроллере домена.

Преимущества серверных сетей

Серверные сети имеют такие преимущества, как:

  • Сильная централизованная защита

  • Центральное хранилище файлов, благодаря чему все пользователи могут работать с

одним набором данных, а резервное копирование важной информации значительно упрощается

  • Возможность совместного использования серверами доступного аппаратного и программного обеспечения снижает общие затраты

  • Способность совместного использования дорогого оборудования, например лазерных принтеров

  • Оптимизированные выделенные серверы функционируют в режиме разделения ресурсов быстрее, чем одноранговые узлы

• Менее назойливая система защиты — доступ к разделяемым ресурсам всей сети -

обеспечивается по одному паролю

  • Освобождение пользователей от задачи управления разделяемыми ресурсами

  • Простая управляемость при большом числе пользователей

  • Централизованная организация, предотвращающая потерю данных на компьютерах

Недостатки серверных сетей

Серверным сетям присущи и некоторые недостатки, которые в основном относятся к стоимости серверного оборудования:

  • Дорогое специализированное аппаратное обеспечение

  • Дорогостоящие серверные ОС и клиентские лицензии

  • Как правило, требуется специальный администратор сети.

3.2Выбор топологии

Топология сети - это ее физическая схема, отображающая расположение узлов и соединение их кабелем. Каждая топология имеет собственные сильные и слабые стороны. Выделяют четыре основные сетевые топологии:

•шинная;

•звездообразная;

•кольцевая;

•ячеистая (сотовая).

Шинная топология

Шинная топология часто применяется в небольших, простых или временных сетевых инсталляциях.

В типичной сети с шинной топологией кабель содержит одну или более пар проводников, а активные схемы усиления сигнала или передачи его от одного компьютера к другому отсутствуют. Таким образом, шинная топология является пассивной. Когда одна машина посылает сигнал по кабелю, все другие узлы получают эту информацию, но только один из них (адрес которого совпадает с адресом, закодированным в сообщении) принимает ее. Остальные отбрасывают сообщение.

В каждый момент времени отправлять сообщение может только один компьютер, поэтому число подключенных к сети машин значительно влияет на ее быстродействие. Перед передачей данных компьютер должен ожидать освобождения шины. Указанные факторы действуют также в кольцевой и звездообразной сетях.

Еще одним важным фактором является оконечная нагрузка. Поскольку шинная топология является пассивной, электрический сигнал от передающего компьютера свободно путешествует по всей длине кабеля. Без оконечной нагрузки сигнал достигает конца кабеля, отражается и идет в обратном направлении. Такое эхоотражение и путешествие сигнала туда и обратно по кабелю называется зацикливанием (ringing). Для предотвращения подобного явления к обоим концам кабельного сегмента подключается оконечная нагрузка (терминаторы). Терминаторы поглощают электрический сигнал и предотвращают его отражение. В сетях с шинной топологией кабели нельзя оставлять без оконечной нагрузки.

Преимущества шинной топологии

Она надежно работает в небольших сетях, проста в использовании и понятна.

Шина требует меньше кабеля для соединения компьютеров и потому дешевле, чем другие схемы кабельных соединений.

•Шинную топологию легко расширить. Два кабельных сегмента можно состыковать в один длинный кабель с помощью цилиндрического соединителя BNC. Это позволяет подключить к сети дополнительные компьютеры.

•Для расширения сети с шинной топологией можно использовать повторитель. Повторитель (repeater) усиливает сигнал и позволяет передавать его на большие расстояния.

Недостатки шинной топологии

Шинная топология обычно имеет следующие недостатки:

•Интенсивный сетевой трафик значительно снижает производительность такой

сети. Поскольку любой компьютер может передать данные в произвольный момент времени, и в большинстве сетей они не координируют друг с другом моменты передачи, в сети с шинной топологией с большим числом компьютеров станции часто прерывают друг друга, и немалая часть полосы пропускания (мощность передачи информации) теряется п

онапрасну. При добавлении компьютеров к сети проблема еще более усугубляется;

•Каждый цилиндрический соединитель ослабляет электрический сигнал, и большое

их число будет препятствовать корректной передаче информации по шине.

• Сеть с шинной топологией трудно диагностировать. Разрыв кабеля или неправильное функционирование одного из компьютеров может привести к тому, что другие узлы не смогут взаимодействовать друг с другом. В результате вся сеть становится неработоспособной.

Звездообразная топология

В топологии типа "звезда" все кабели идут к компьютерам от центрального узла, где они подключаются к концентратору (hub).

Звездообразная топология применяется в сосредоточенных сетях, в которых конечные точки достижимы из центрального узла. Она хорошо подойдет в тех случаях, когда предполагается расширение сети и требуется высокая надежность.

Каждый компьютер в сети с топологией типа "звезда" взаимодействует с центральным концентратором, который передает сообщение всем компьютерам (в звездообразной сети с широковещательной рассылкой} или только компьютеру-адресату (в коммутируемой звездообразной сети).

Активный концентратор регенерирует электрический сигнал и посылает его всем подключенным компьютерам. Такой тип концентратора часто называют многопортовым повторителем (multiport repeater). Для работы активных концентраторов и коммутаторов требуется питание от сети. Пассивные концентраторы, например коммутационная кабельная панель или коммутационный блок, действуют как точка соединения, не усиливая и не регенерируя сигнал. Электропитания такие устройства не требуют.

Для реализации сети с топологией типа "звезда" можно применять несколько типов кабелей. Гибридный концентратор позволяет использовать в одной звездообразной сети разные типы кабелей.

Расширять звездообразную сеть можно путем подключения вместо одного из компьютеров еще одного концентратора и подсоединения к нему дополнительных машин. Так создается гибридная звездообразная сеть.

Преимущества звездообразной топологии

•Такая сеть допускает простую модификацию и добавление компьютеров, не нарушая остальной ее части. Достаточно проложить новый кабель от компьютера к центральному узлу и подключить его к концентратору. Если возможности центрального концентратора будут исчерпаны, следует заменить его устройством с большим числом портов.

•Центральный концентратор звездообразной сети удобно использовать для диагностики. Интеллектуальные концентраторы (устройства с микропроцессорами, добавленными для повторения сетевых сигналов) обеспечивают также мониторинг и управление сетью.

•Отказ одного компьютера не обязательно приводит к останову всей сети. Концентратор способен выявлять отказы и изолировать такую машину или сетевой кабель, что позволяет остальной сети продолжать работу.

•В одной сети допускается применение нескольких типов кабелей (если их позволяет использовать концентратор).

Недостатки звездообразной топологии

•При отказе центрального концентратора становится неработоспособной вся сеть.

•Многие сети с топологией типа "звезда" требуют применения на центральном узле

устройства для ретрансляции широковещательных сообщений или коммутации сетевого графика.

•Все компьютеры должны соединяться с центральной точкой, это увеличивает расход кабеля, и, следовательно, такие сети обходятся дороже, чем сети с иной топологией.

Сети с кольцевой топологией

В кольцевой сети каждый компьютер связан со следующим, а последний - с первым. Кольцевая топология применяется в сетях, требующих резервирования определенной части полосы пропускания для критичных по времени средств (например, для передачи видео и аудио), в высокопроизводительных сетях, а также при большом числе обращающихся к сети клиентов (что требует ее высокой пропускной способности).

В сети с кольцевой топологией каждый компьютер соединяется со следующим компьютером, ретранслирующим ту информацию, которую он получает от первой машины. Благодаря

такой ретрансляции сеть является активной, и в ней не возникают проблемы потери сигнала, как в сетях с шинной топологией. Кроме того, поскольку "конца" в кольцевой сети нет, никаких оконечных нагрузок не нужно.

Некоторые сети с кольцевой топологией используют метод эстафетной, передачи. Специальное короткое сообщение-маркер циркулирует по кольцу, пока компьютер не пожелает передать информацию другому узлу. Он модифицирует маркер, добавляет электронный адрес и данные, а затем отправляет его по кольцу. Каждый из компьютеров последовательно получает данный маркер с добавленной информацией и передает его соседней машине, пока электронный адрес не совпадет с адресом компьютера-получателя, или маркер не вернется к отправителю. Получивший сообщение компьютер возвращает отправителю ответ, подтверждающий, что послание принято. Тогда отправитель создает еще один маркер и отправляет его в сеть, что позволяет другой станции перехватить маркер и начать передачу. Маркер циркулирует по кольцу, пока какая-либо из станций не будет готова к передаче и не захватит его.

Все эти события происходят очень часто: маркер может пройти кольцо с диаметром в 200 м примерно 10000 раз в секунду. В некоторых еще более быстрых сетях циркулирует сразу несколько маркеров. В других сетевых средах применяются два кольца с циркуляцией маркеров в противоположных направлениях. Такая структура способствует восстановлению сети в случае возникновения отказов.

Преимущества сетей с кольцевой топологией

• Поскольку всем компьютерам предоставляется равный доступ к маркеру, никто из них не сможет монополизировать сеть.

Недостатки сетей с кольцевой топологией

•Отказ одного компьютера в сети может повлиять на работоспособность всей сети.

•Кольцевую сеть трудно диагностировать.

•Добавление или удаление компьютера вынуждает разрывать сеть.

Сотовая топология

Ячеистая (сотовая) топология характеризуется наличием избыточных связей между устройствами. Например, в истинной сети с сеточной структурой (mesh) существует прямая связь между всеми устройствами сети. Для большого числа устройств такая схема оказывается неприемлемой. Большинство сотовых сетей не являются истинными ячеистыми структурами, а представляют собой гибридные сотовые сети, содержащие некоторые избыточные связи (но не между всеми узлами).

Преимущества и недостатки сотовой сети

Основным достоинством сети с сотовой структурой является ее отказоустойчивость. Другие преимущества включают в себя гарантированную пропускную способность канала связи и то, что такие сети достаточно легко диагностировать.

К недостаткам сотовой топологии относятся сложность инсталляции и реконфигурации, а также стоимость поддержки избыточных каналов.

Шинно-звездообразная топология

Шинно-звездообразноя топология комбинирует сети типа "звезда" и "шина", связывая несколько концентраторов шинными магистралями. Если один из компьютеров отказывает, концентратор может выявить отказавший узел и изолировать неисправную машину. При отказе концентратора соединенные с ним компьютеры не смогут взаимодействовать с сетью, а шина разомкнется на два не связанных друг с другом сегмента.

Звездообразно-кольцевая топология

В звездообразной колъцевой топологии (которую называют также кольцом с соединением типа "звезда") сетевые кабели прокладываются аналогично звездообразной сети, но в центральном концентраторе реализуется кольцо. С внутренним концентратором можно соединить внешние, тем самым расширив петлю внутреннего кольца.

studfiles.net


Смотрите также