Лекция 2. Базовые топологии компьютерных сетей

Цель обзорной лекции:изучить базовые топологии компьютерных сетей, рассмотреть по отдельности каждую топологию, определить преимущества и недостатки каждой топологии компьютерных сетей.

Компьютеры и другие компоненты локальной сети могут соединяться между собой различными способами. Используемая схема физического расположения сетевых компонентов называется топологией (Topology). Топология сети определяется геометрической фигурой, образованной линиями связи между компьютерами, или физическим расположением по отношению друг к другу компьютеров, связанных между собой. Топология сети может служить одной из характеристик для сравнения и классификации различных компьютерных сетей.

В частности, выбор той или иной топологии влияет:

- на состав необходимого сетевого оборудования;

- возможности сетевого оборудования;

- возможности расширения сети;

- способ управления сетью.

Под термином «топология КС» может подразумеваться физическая топология (конфигурация физических связей) или логическая топология – маршруты передачи сигналов между узлами сети. Физическая и логическая топологии КС могут совпадать или различаться. Локальные сети строятся на основе трех базовых топологий, известных как:

- звезда (Star).

- кольцо (Ring);

- общая шина (Bus).

Работа в сети с топологией «шина» осуществляется следующим образом. Когда один из компьютеров локальной сети с шинной топологией отправляет данные, они передаются по кабелю в обоих направлениях и принимаются всеми без исключения компьютерами, но использует их только тот из них, кому они были предназначены. Данные в сети с топологией «шина» могут следовать в любом направлении одновременно. На противоположных концах шины устанавливаются специальные заглушки - терминаторы. При разрыве кабеля, отсоединении одного из его концов, отсутствии терминатора вся сеть выходит из строя («падает»). Шина — пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если какой- либо компьютер выйдет из строя, это не скажется на работе сети.

Достоинства шинной топологии:

- легкость наращивания сети;

- не очень высокая стоимость оборудования.

Недостатки шинной топологии:

- нарушение соединения в одном месте приводит к неработоспособности всей локальной сети;

- при подключении большого количества компьютеров к одной шине происходит резкое снижение производительности;

-безопасность информации обеспечивается не на высоком уровне.

В сети с топологией «звезда» все компьютеры соединены с центральным компьютером, или хабом (hub - центр . Все данные поступают на центральный узел, который передает их получателю непосредственно. В этой топологии отсутствуют прямые связи между компьютерами сети. Передача всей информации происходит только через хаб (центральный компьютер). В качестве хаба может использоваться специальное устройство - концентратор, представляющий собой многопортовый репитер (repeater - повторитель). Основная функция репитера - получив данные на одном из портов, немедленно перенаправить их на другие порты.

Организация сети с топологией «звезда» проста и эффективна. При обрыве одного из кабелей, соединяющего отдельный компьютер сети с хабом, связь между остальными компьютерами, включенными по данной схеме, останется работоспособной. Если же из строя будет выведен сам центральный компьютер, то передача данных между компьютерами такой сети будет невозможна.

Достоинства звездообразной топологии:

- нарушение соединения в одном месте, кроме центрального узла, не прерывает работы локальной сети;

- при подключении большого количества компьютеров не происходит снижения производительности;

- безопасность информации обеспечивается на высоком уровне, так как компьютеры не получают чужих данных.

Недостатки звездообразной топологии:

- большой расход соединительного кабеля;

- поломка центрального узла приводит к неработоспособности всей сети;

- наращивание сети сопряжено с большими финансовыми затратами.

В топологии типа «кольцо» отсутствуют концевые точки соединения, т.е, сеть получается замкнутой в неразрывное кольцо.

В сети, построенной по кольцевой топологии, данные передаются в одном направлении от одного компьютера «кольца» к другому. Компьютер не передает информацию, пока не получит специальный маркер.

Достоинства кольцевой топологии:

- при подключении большого количества компьютеров происходит лишь не значительное снижение производительности.

Недостатки кольцевой топологии:

- нарушение соединения в одном месте приводит к прекращению работы всей локальной сети;

- безопасность информации обеспечивается не на очень высоком уровне: данные, посланные одним компьютером сети другому, могут быть легко перехвачены любым из компьютеров сети, которому они не предназначены, что может нарушить конфиденциальность передаваемой информации.

Типовыми топологиями физических связей являются: полносвязная, ячеистая, общая шина, кольцевая топология и топология типа звезда.

Полносвязная топология соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными.

Ячеистая топология (mesh) получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей. 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.

Лекция 2. Базовые топологии компьютерных сетей - student2.ru