Моделi топологiчноi структури

Поняття архiтектури мережi

Мережам зв'язку властиво мати всі ознаки складних систем і підпорядковуватися відповідним їм закономірностям. Перелічимо найбільш характерні з них.

Ієрархічність – розташування частин та елементів цілого в порядку від вищого до нижчого

Комунікаційність – закономірність, яка вказує на численність зв'язків (комунікацій) системи: зовнішніх – з навколишнім середовищем і внутрішніх – із власними 65 підсистемами та елементами

Емержентність – закономірність, що полягає в прояві системою інтегрованої риси – цілісності, яка не притаманна окремим її елементам

Отже, архітектура – це багаторівневий опис системи, отриманий шляхом структуризації.

При цьому доцільним є розгляд таких відокремлених структур:

• топологічної, яка визначає розташування пунктів мережі та ліній зв'язку;

• організаційної, яка визначає тип, призначення, статус елементів мережі залежно від виконуваних ними функцій;

• логічної, яка описує роботу мережі на рівні взаємодії мережевих функцій та правил встановлення зв'язку між кінцевими системами, взаємодіючими через телекомунікаційну мережу;

• фізичної, яка відображає фізичні пристрої та програмні засоби, в котрих реалізовано функціональні елементи мережі, фізичні середовища передавання сигналів.

Сукупність таких моделей будемо називати системним описом мережевої архітектури (див. рис. 3.1).

Моделi топологiчноi структури

На рівні найбільш узагальненого уявлення, будь-яка мережа складається з сукупності пунктів і з'єднуючих їх ліній, взаємне розташування яких характеризує зв'язність мережі та здатність забезпечувати інформаційний обмін між різними адресатами. Така відокремлена структура мережі має назву «топологія». Розрізняють топології фізичних зв'язків і логічних зв'язків.

Топологія фізичних зв'язків

Топологія фізичних зв'язків відображає схему з'єднань елементів мережі. Для дослідження топологічних особливостей мережі її зручно зображувати у вигляді точок і з'єднуючих їх дуг. Така геометрична фігура має назву граф. Точки в графі називають вершинами, а дуги, якщо не враховується їх спрямованість, – ребрами. Граф є моделлю топологічної структури мережі.

Топологія «точка - точка» є найбільш простим прикладом базової топології й уявляє собою сегмент мережі, який зв'язує фізично й логічно два пункти (рис. 3.2). Надійність зв'язку в такому сегменті може бути підвищена за рахунок долучення резервного зв'язку, який забезпечує стовідсоткове резервування, яке називають захистом типу 1 + 1. У разі основний зв'язок резервний зв'язок Рисунок 3.2. Топологія "точка - точка" 69 виходу з ладу основного зв'язку мережа автоматично під’єднується до резервного.

Деревоподібна топологія може мати різні варіанти (рис. 3.3). а) б) в) Рисунок 3.3. Деревоподібна топологія: а - дерево, б - зірка, в - ланцюг Особливістю сегменту мережі, що має деревоподібну топологію, будь-якого з перелічених варіантів, є те, що зв'язність n пунктів на рівні фізичної топології тут досягається числом ребер R = n-1, що забезпечує високу економічність такої мережі. На логічному рівні, кількість зв'язних шляхів передавання інформації між кожною парою пунктів у такому сегменті завжди дорівнює h=1. З точки зору надійності, це досить низький показник

Топологія «кільце» (рис. 3.4) характеризує мережу, в якій до кожного пункту приєднано дві (і тільки дві) лінії. Кільцева топологія широко використовується в локальних мережах, у сегментах міжвузлових з'єднань територіальних мереж, а також у мережах абонентського доступу, організованих на базі волоконно-оптичного кабелю. Число ребер графа, яке відображає фізичну топологію, дорівнює кількості вершин: R= n і вказує на порівняно незначні витрати на мережу. На логічному рівні між кожною парою пунктів можна організовувати h=2 незалежних зв'язних шляхи (прямий та альтернативний), що забезпечує підвищення надійності зв'язку в такому сегменті, особливо при використанні резервування типу 1 +1, так званого «подвійного кільця» (рис. 3.5). Подвійне кільце утворюється фізичними з'єднаннями між парами пунктів, при яких інформаційний потік направляється в двох протилежних напрямках (східному та західному), причому один напрям використовується як основний, другий – як резервний. 71 Повнозв'язна топологія (рис. 3.6) забезпечує фізичне та логічне з'єднання пунктів за принципом «кожен з кожним». Граф, який включає n вершин, містить R = n(n-1)/2 ребер, що впливає на високу вартість мережі. Кількість незалежних зв'язних шляхів між кожною парою пунктів у такому сегменті мережі дорівнює h = n-1

Коміркова топологія (рис. 3.7). Кожен пункт сегмента має безпосередній зв'язок із невеликою кількістю пунктів, найближчих за відстанню. При великій кількості вершин число ребер R ≈ r n/2, де r - кількість ребер, інцидентних кожній вершині. Коміркові сегменти мають високу надійність зв'язку при меншій кількості ребер у порівнянні з повнозв’язним сегментом

Складні (змішані) топології. Реальні мережі часто мають складні топології, що є розширеннями та/або комбінаціями базових фізичних топологій (рис. 3.8)

Топологія логічних зв'язків

Топологія логічних зв'язків дає уявлення про шляхи переміщення інформаційних повідомлень у мережі від джерел до одержувачів відповідно до адресної інформації. Зв'язані 73 шляхи можуть бути визначені лише в зв'язних фізичних топологіях

Логічними вузлами, або далі скорочено вузлами (Nodes) мережі на рівні топології логічних зв'язків називаються будь-які фізичні пристрої, яким призначені адресні ідентифікаторі.

Адресні ідентифікатори підрозділяються на адреси вузлів і мережеві адреси.

Адреси вузлів мають назву – локальні чи апаратні адреси.

У локальних сегментах локальні адреси ще називають фізичними адресами, адресами точки доступу до середовища (Medium Access Control, МАС)