Топологии локальных вычислительных сетей (базовые, комбинированные)
Топология – это схема расположения и соединения компонентов в сети. Влияет на следующие характеристики сети:
- на состав сетевого оборудования (кабель, разъем);
- на пропускную способность сети (производительность);
- на способ управления (одноранговая, на основе сервера, комбинированная, распределенная ЛВС);
- на возможность расширения сети и изменения конфигурации.
Базовые топологии ЛВС:
Шина (BUS) «Звезда-Кольцо».
Это топология, у которой к одному сетевому сегменту (кабелю) подключаются все ПК.
терминатор
ПК
Особенности топологии - шина:
Шина является пассивной топологией. Топология «шина» (или, как ее еще называют, «общая шина») самой своей структурой предполагает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать только по очереди, так как линия связи единственная. В противном случае передаваемая информация будет искажаться в результате наложения (конфликта, коллизии). Все компьютеры «прослушивают» сетевой кабель, определяется адрес получателя. В текущий момент времени только один ПК может вести передачу данных. С увеличением количества активных пользователей существенно снижается пропускная способность. Машине требуется наличие двух терминаторов.
Недостаток: низкая надежность. При отсутствии терминатора сеть прекращает работу.
Для такой схемы используется коаксиальный кабель. Для расширения сети:
А) используют репитер(повторитель сигнала) – восстанавливает сигнал;
Б) используют barrel - коннектор (переходник), соединяет два сегмента кабеля, если длина сегмента не приближается к максимальной.
Звезда(STAR).
«Звезда» - это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты. Никакие конфликты в сети с топологией «звезда» в принципе невозможны, так как управление полностью централизовано, конфликтовать нечему.
Если говорить об устойчивости звезды к отказам компьютеров, то выход из строя периферийного компьютера никак не отражается на функционировании оставшейся части сети, зато любой отказ центрального компонента делает сеть полностью неработоспособной. Обрыв любого кабеля или короткое замыкание в нем при топологии «звезда» нарушает обмен только с одним компьютером, а все остальные компьютеры могут нормально продолжать работу.
Типы концентраторов:
1. пассивные – нет источника питания, не усиливают сигнал, а только пропускает его.
2. активные – подключаются к источнику питания, восстанавливает сигнал, поддерживает разные типы кабелей. Это многопортовый репитер.
Особенности топологии - звезда:
Сигнал одного компонента передается всем остальным в случае использования концентратора («-»).
Преимущества:
1. Высокая надежность.
2. Независимость сегментов друг от друга.
3. Диагностика сетевого соединения с помощи индикации.
Индикатор коллизий (столкновение кадров данных при попытке одновременного доступа). Индикатор показывает загрузку сети. Концентраторы поддерживают различные типы кабельных систем (коаксиальный кабель, витая пара и оптоволокно).
Кольцо (RING).
ПК подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо.
Данные передаются в одном направлении.
Особенности работы топологии – Кольцо:
Это активная топология, т.е. каждый ПК выступает в роли репитера (генерирует сигнал). Выход из строя хотя бы одного ПК приводит к нарушению работоспособности сети.
Алгоритм – передача маркера в кольце. Маркер (token) – служебный кадр данных для разрешения доступа к сети.
Алгоритм:1. Маркер передается по кругу от ПК к ПК.
2. Первый ПК генерирует маркер, который передается по циклу. ПК, который собирается передать данные, изымает маркер из кольца и в кольцо помещает данные (вместо маркера).
3. Данные доходят до получателя, компьютер копирует к себе данные и ставит в них метку о приеме. Данные с меткой идут дальше.
4. Отправитель, получив подтверждение о приеме данных, собирает их и восстанавливает маркер.
Преимущества: 1.Отсутствие коллизий (это разрушение кадров данных при попытке одновременного захвата кабеля несколькими ПК). 2.Быстродействие работы сети выше.
Комбинированные топологии ЛВС:
Звезда – шина
Это несколько топологий звезд, объединенных линейной шиной.
а). шина
коаксиальный кабель в
шине звезда
HUB1 HUB2 HUB3
Описание:
1.Выход из строя сегмента в любой звезде компьютера не влияет на работу в сети.
2.Если выходит из строя концентратор (HUB), то нарушается взаимодействие подключенных к нему ПК, другое все работает.
3.Если шина повреждается, то прекращается взаимодействие концентраторов нарушается, а взаимодействие между ПК в звезде будет.
В случае звездно-кольцевой (star-ring) топологии в кольцо объединяются не сами компьютеры, а специальные концентраторы (изображенные на рис. 1.9 в виде прямоугольников), к которым в свою очередь подключаются компьютеры с помощью звездообразных двойных линий связи. В действительности все компьютеры сети включаются в замкнутое кольцо, так как внутри концентраторов все линии связи образуют замкнутый контур (как показано на рис). Данная топология позволяет комбинировать преимущества звездной и кольцевой топологий. Например, концентраторы позволяют собрать в одно место все точки подключения кабелей сети.
Звезда – звезда (древовидная). Главный концентратор (HUB)
Описание:
1.Выход из строя сегмента в звезде компьютера не влияет на работу в сети.
2.Выход из строя подчиненных HUB не влияет на работу, на взаимодействие других, а если центральный, то влияет.
3.Выход из строя сетевого сегмента от главного к подчиненному не влияет на взаимодействие других.
Это более надежная и дорогостоящая топология.
На выбор топологии влияют следующие факторы:1.Надежность схемы.
1.Стоимость (учитывать надо – затраты на кабель , затраты на установку, проверка работоспособности – настройка, обслуживание). Для схем «Звезда-Шина» - невысокие затраты на кабель, на установку, настройку, но высокие затраты на обслуживание.
2.Количество пользователей. Имеют ограничения. Выбор топологии ограничивает максимальное количество, подключенных к сети компьютеров.
3.Наличие проложенного сетевого кабеля (в основном витая пара) в передовых зданиях.