Основные типы топологий локальных вычислительных сетей. От выбора топологии связей существенно зависят многие характеристики сети

От выбора топологии связей существенно зависят многие характеристики сети. Например, наличие между узлами нескольких путей повышает надежность сети и делает возможным балансировку загрузки отдельных каналов. Простота при­соединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой. Экономические соображения часто приводят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи.

Среди множества возможных конфигураций различают полносвязные и непол-носвязные.

Полносвязная топология (рис. 2.6, а) соответствует сети, в которой каждый ком­пьютер непосредственно связан со всеми остальными,/Несмотря на логическую простоту, этот-вариант оказывается громоздким и неэффективным. Действие тельно, в таком случае каждый компьютер в сети должен иметь большое количе-ство коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров сети. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена от­дельная физическая линия связи. (В некоторых случаях даже две, если невозможно использование этой линии для двусторонней передачи.) Полносвязкные топологии в крупных сетях применяются редко, так как для связи N узлов тре­буется N(N- 1)/2 физических дуплексных линий связей, то, есть имеет место квадратичная зависимость. Чаще этот вид топологии используется в многома­шинных комплексах или в сетях, объединяющих небольшое количество компью­теров.

Рис. 2.6. Типовые топологии сетей

Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обмена
данными между двумя компьютерами может потребоваться промежуточная пе­
редача данных через другие узлы сети.

Ячеистая топология {mesh)¹ получается из полносвязной путем удаления не­которых возможных связей (рис. 2.6, б). Ячеистая топология допускает соедине­ние большого количества компьютеров и характерна, как правило, для крупных сетей.

В сетях с кольцевой конфигурацией (рис. 2.6, ё) данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому. Главным достоинством кольца является то, что она по своей природе обладает свойством резервирования связей. Действитель­но, любая пара узлов соединена здесь двумя путями — по часовой стрелке и про­тив нее. Кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию и для органи­зации обратной связи — данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому отправитель может контролировать процесс доставки дан ных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связно­сти сети и поиска узла, работающего некорректно. В то же время в сетях с коль­цевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прерывался канал свя­зи между остальными станциями кольца.

Топология звезда (рис. 2.6, г) образуется в случае, когда каждый компьютер под­ключается отдельным кабелем к общему центральному устройству, называемо­му концентратором¹. В функции концентратора входит направление передавае­мой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. В качестве концентратора может выступать как компьютер, так и специализиро­ванное устройство, такое как многовходовый повторитель, коммутатор или мар­шрутизатор. К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения специали­зированного центрального устройства. Кроме того, возможности по наращива­нию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора. Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда (рис. 2.6, д). Полу­чаемую в результате структуру называют также деревом. В настоящее время де­рево является самым распространенным типом топологии связей, как в локаль­ных, так и глобальных сетях.

Особым частным случаем звезды является конфигурация общая шина (рис. 2.6, в). Здесь в качестве центрального элемента выступает пассивный кабель, к которо­му по схеме «монтажного ИЛИ» подключается несколько компьютеров (такую же топологию имеют многие сети, использующие беспроводную связь — роль общей шины здесь играет общая радиосреда). Передаваемая информация рас­пространяется по кабелю и доступна одновременно всем компьютерам, присо­единенным к этому кабелю. Основными преимуществами такой схемы являются ее дешевизна и простота наращивания — то есть присоединения новых узлов к сети. Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надеж­ности: любо^ дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каж­дый момент времени только один компьютер может передавать данные по сети, поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети. До недавнего времени общая шина являлась одной из самых попу­лярных топологий для локальных сетей.

В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию — звез­да, кольцо или общая шина, для крупных сетей характерно наличие произволь­ных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные, произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, по­этому их называют сетями со смешанной топологией.