Что понимается под топологией локальной сети?

Топологии локальных сетей: определение, значения, виды, типы, функции

Всем привет! Сегодня я постараюсь как можно подробнее ответить на вопрос, что же такое топология локальных сетей, какие они бывают и как их правильно подобрать? Если говорить грубо, то это схема по которой будут подключаться компьютеры, сервера и другое сетевое оборудования. Это важное составляющее любой локальной вычислительной сети (ЛВС), так как от этого будет зависеть скорость работы канала, а также устойчивость к различным аварийным ситуациям.

  1. Коротко про ЛВС
  2. Про топологию
  3. Типы
  4. Виды
  5. Шина
  6. Кольцо
  7. Звезда
  8. Другие виды
  9. Централизованная и децентрализованная система
  10. Видео
  11. Задать вопрос автору статьи

Коротко про ЛВС

Локальная вычислительная сеть – это сеть нескольких компьютеров, серверов, маршрутизаторов, которые работают в одном локальном пространстве – это может быть кабинет, дом, квартира или целое здание. Ключевое слово тут «Локальный» – то есть находится в одном определенном месте.

Обычно такие компьютеры могут общаться напрямую друг с другом. Если у вас дома есть роутер, то вы уже находитесь в локальной сети. ЛВС разделяются на два типа:

  • Централизованные – в сети есть компьютер или оборудование, которое управляет локалкой.
  • Одноранговые – в такой сети каждый компьютер имеет одни и те же права.

Локальную сеть создают в первую очередь для общения компьютеров и других устройств между собой. Например, дома к роутеру вы можете подключить сетевой принтер и каждый пользователь, подключенный к маршрутизатору, может печатать с него документы. Вы можете смотреть фильмы, находящиеся на компьютере, по DLNA на телевизоре.

В крупных компаниях с помощью ЛВС можно осуществлять документооборот и общение сотрудников, использование общих принтеров, сканеров и другого сетевого оборудования. Также можно осуществлять контроль трафика.

Для подключения компьютеров к локалке обычно используют два вида кабеля:

  • Витая пара – достаточно дешевая, но имеет минус в максимальном расстоянии передачи данных (от 50 до 100 метров – в зависимости от типа кабеля). Читать подробно…
  • Оптическое волокно – передача данных происходит с помощь пучка света. За счет этого расстояние передачи вырастает в сотни раз. Одной из минусов такой технологии является способность сращивать два куска кабеля. Читать подробно…

Также для подключения можно использовать Wi-Fi – это специальная технология, которая позволяет передавать данные с помощью радиоволн. Более подробно про неё можно почитать тут.

Есть также центральные клиентские машины – обычно это компьютеры, ноутбуки или рабочие станции. Для управления используют сервера или маршрутизаторы (роутеры). Если дома у вас есть роутер, то вы уже можете понять, что центральным звеном сети является эта маленькая коробочка. Роутер не только раздает интернет по проводам и Wi-Fi, но также является шлюзом с глобальной сетью интернет.

Также есть оборудование, которое используется только для подключения большого количества устройств. Такие аппараты называют коммутаторами. С виду они очень похожи на роутеры, но имеют совсем другое предназначение. Разбирать их мы не будем, но если кому интересно, то про коммутаторы можно подробно почитать в этой статье.

Про топологию

Что понимается под топологией локальной сети? Итак, что же такое локальная вычислительная сеть, мы разобрались. И тут у каждого грамотного инженера встает вопрос, а как её построить, чтобы все работало. На помощь приходит топология локальной сети – это некая схема подключения всех устройств для нормальной работы, где есть:

  • Узлы – это сами устройства: компьютеры, сервера, принтеры, камеры, роутеры, коммутаторы.
  • Ребра – обычно это физическая связь между двумя узлами.

Есть типы топологий:

  • Информационная – показывает направление потока данных между узлами.
  • Физическая – обычная схема, где показывает приблизительное расположение узлов и связей.
  • Логическая – показывает перемещение сигнала.
  • Правовая – показывает несколько уровней прав.

Если разделить более грубо, то есть две сети: полносвязные и неполносвязные.

Полносвязная ЛВС – когда каждое устройство связано с каждым. Проблемой такого подключения является наличие у того же компьютера большого количество портов, чтобы иметь связь со всеми компьютерами. Применяется крайне редко. Плюс есть проблема при масштабировании такой системы.

Так как полносвязные очень редко где применяются, мы поговорим про неполносвязные и их разновидности.

Один из самых дешевых способов связи. Есть один кабель, к которому подключаются другие компьютеры. Чаще всего используют именно коаксиальный кабель. На концах кабеля ставят терминаторы, которые убирают помехи и искажения сигнала.

  • Равноправие в сети, хотя это можно отнести и к минусам.
  • Дешевизна, ведь нужен всего один кабель.
  • Быстрое подключение новых устройств
  • Кабель всего один и имеет ограничение в передаче данных. То есть при большом количестве устройств и активном использовании пакеты могут теряться.
  • Низкая производительность сети из-за одного канала.
  • Проблема с нахождением поломки.

Кольцо

Каждый узел имеет два подключения, на входной и выходной сигнал. В итоге все компьютеры подключены в своеобразное «кольцо».

  • Быстрая настройка и подключение.
  • Небольшая стоимость.
  • При поломке одного узла, сеть все равно функционирует.
  • В интернете почему-то пишут, что такая топологию можно безгранично увеличивать, но это не так. В определенный момент времени, как и с ситуацией с «Шиной», трафика может стать настолько много, что сеть начнет тормозить, а пакеты теряться. Так что тут есть ограничение в количестве машин.

Звезда

Есть центральный сервер или маршрутизатор, который управляет всеми компьютерами и устройствами, подключенными к нему. Например, у вас дома при использовании роутера все домашние устройства получаются ведомыми, а маршрутизатор ими управляет – поэтому вы тоже используете топологию «Звезда».

  • При поломке одного узла, сеть продолжает работать. Также выявить поломку достаточно просто.
  • Есть возможность контроля трафика.
  • Нет конфликтов при общении в сети.
  • Управление происходит с одного устройства.
  • Контроль и безопасность.
  • Большие затраты по стоимость.
  • При поломке центрального сервера сеть выходит из строя.

Другие виды

На самом деле существует очень много видов ЛВС. К ним можно отнести ячеистую ЛВС – где компьютеры очень близко напоминают подключение как в полносвязной сети. Можно также встретить «Смешанный» вид – когда в одной сети используются сразу несколько топологий.

Централизованная и децентрализованная система

Нужно еще понимать такое понятие как «Централизованная система» ЛВС – когда сеть построена таким образом, что в ней есть сервер или устройство, которое полностью контролирует работу в локалке. Также в такой системе может быть своя база данных, где хранится определенная информация, с которой работают клиенты. Вся работы ограничена по правам. Пользователи имеют иерархическую систему доступа.

Также очень часто есть разделение на подсети. Например, у нас в организации есть несколько отделов:

  • Бухгалтерия.
  • Юридический отдел.
  • Отдел кадров.

Нужно разделить эти сети таким образом, чтобы они не имели доступ друг к другу. Вот для этого нужно грамотно настроить систему. В децентрализованной системе обычно каждый компьютер и клиент имеет равные права. Обычно используются в маленьких локальных компьютерных сетях.

Видео

Топологии локальных вычислительных сетей: типы и критерии выбора

Топология локальных сетей представляет собой электрическую или физическую конфигурацию соединений сети и кабельной системы. При помощи нее можно определить, к какой разновидности относится определенная сеть и каким образом все компьютеры в ней соединены. Также конфигурация учитывает целесообразность выбора определенного вида или модели построения сети. Кроме этого, локальные соединения могут подразделяться на несколько видов, которые желательно знать начинающим пользователям.

Что такое локальные сети

Компьютерная локальная сеть (компьютерная вычислительная сеть, ЛВС) — это набор программ и компьютеров, которые соединены между собой. В первую очередь признаком локальности является небольшое расстояние между устройствами. Наиболее часто подобного рода соединения могут существовать и использоваться в пределах одного учреждения или компании. Делается это для более быстрого и простого обмена информацией между сотрудниками.

Обратите внимание! Любая локальная сеть может иметь выход в Интернет через сервер, если это предусмотрено.

Существует несколько видов ЛВС:

  • Соединения, которые управляются центрально и имеют общий порядок и правила для всех абонентов, подключенных к нему;
  • Одноранговое соединение. Основное определение такой сети — это индивидуальная политика и правила для каждого абонента, в которой он самостоятельно решает и классифицирует данные для общего пользования. В таком случае все подключенные устройства равноправны. Это может быть как достоинством, так и недостатком.

Любые сети создаются для общего доступа нескольких абонентов одновременно к всевозможным данным, программам. Например, один офис может использовать принтер, имеющий локальное соединение. В таком случае любой пользователь с собственного персонального компьютера или ноутбука сможет распечатать необходимый документ. Основным признаком локальности является нахождение и подключение только сотрудников одной компании. Кроме этого, все действия внутри соединения могут выполняться не в порядке очереди, а одновременно, независимо от количества участников.

  • общий доступ к информации;
  • обработка и хранение данных;
  • передача определенных данных всем пользователям;
  • контроль за действиями и выполнением различных задач.

Обратите внимание! Любая локальная сеть должна включать в себя различное оборудование, без которого она не может качественно работать.

Пассивное

Включает в себя следующие приборы:

  • монтажные шкафы;
  • кабели и каналы для них;
  • панели для коммутации;
  • информационные розетки.

Важно! Оборудование из этого перечня напрямую не участвует в работе, а является только вспомогательным.

Периферийное

К перечню этих приборов относятся:

  • серверы;
  • рабочие станции;
  • принтеры, сканеры и др.
Читайте также  Как привязать геймпад к PS4?

Активное

Это оборудование, от которого напрямую зависит функционирование ЛВС:

  • коммутаторы;
  • маршрутизаторы;
  • специализированные медиаконвекторы.

Обратите внимание! Некоторые устройства могут добавляться, а некоторые удаляться. Все зависит от конфигурации соединения, количества абонентов и оборудования.

Что понимается под топологией локальной сети

Топология локальной сети — это математическая модель, в которой вершины — это узлы, то есть компьютеры, серверы и др., а ребрами являются связи между этими узлами.

Топология подразделяется на несколько различных типов:

  • описывающая направление информационных потоков внутри сетевого соединения (еще называется информационной);
  • описывающая связи и их нахождение между узлами (физическая топология);
  • рассматривающая перемещение сигнала в пределах физической топологии (логическая);
  • определяющая принцип передачи прав на использование сети, то есть топология управления обменом.

Чем руководствоваться при выборе

При различных типах и принципах соединения можно получить совершенно разные свойства сети. Поэтому при подготовке и выборе нужно учесть все факторы, которые могут повлиять на качество и работоспособность конкретной конфигурации.

Обратите внимание! Каждая из существующих на сегодняшний день топологий имеет свои особенности, плюсы и минусы, которые могут как упростить работу пользователей, так и, наоборот, ее усложнить.

Пользовать должен оценить следующие параметры:

  • состояние рабочих станций. Очень важна их корректная и исправная работа, поскольку определенные виды соединения сильно зависят от каждого подключенного устройства;
  • корректная работа всех передающих устройств, к которым относятся роутеры, адаптеры и др., так как их неисправность может нарушить работу всего подключения;
  • качество используемого соединения, то есть проводов и кабелей. Их различные повреждения могут нарушить работу всей сети или определенного участка;
  • как можно больше ограничить расход кабеля по длине. Следует составлять схему соединения таким образом, чтобы провод расходовался как можно меньше. Это как удешевит схему, так и упростит подключение.

Виды ЛВС

На сегодняшний день топология ЛВС делится на два типа — полносвязная и неполносвязная. К первой относятся такие соединения, в которых любое сетевое устройство имеет непосредственную связь с другими. Является редко применяемым, поскольку вызывает сомнения в эффективности. Кроме этого, она очень громоздкая, так как каждое устройство должно работать в паре с большим количеством портов для коммутации и контакта со всеми другими приборами.

Обратите внимание! Что касается неполносвязной, то в этом случае применяются специализированные узлы для обмена информацией между устройствами не прямо, а косвенно. Таких схем бывает несколько.

Обратите внимание! Каждая схема соединения имеет свои положительные и негативные стороны. Их важно учесть при выборе топологии.

Представляет собой наиболее дешевый и простой способ подключения. В таком случае применяется всего лишь одна линия в виде коаксиального кабеля. Именно он является источником и проводником в обмене информацией между пользователями. Особенностью этого класса является наличие на каждом конце «шины» терминатора, который убирает возможные искажения передачи.

  • соединенные приборы имеют одинаковые права;
  • неисправность одного устройства никоим образом не влияет на работу других;
  • минимальное использование провода;
  • простое и доступное масштабирование соединения при работе.
  • невысокая надежность соединения из-за проблем с разъемами проводов;
  • один канал делится на всех пользователей, что снижает производительность;
  • проблемы с нахождением поломок в связи с параллельным включением адаптеров;
  • возможность использования в сети небольшого количества приборов.

«Звезда»

Данный вид соединения характеризуется наличием сервера, к которому подключаются все сетевые устройства. Доступ к информации и обмен ею происходит только при помощи центрального сервера.

Обратите внимание! Представленная схема более сложная, чем «шина». Для нее характерно применение различного дополнительного оборудования.

  • при поломке или сбое в сервере соединение полностью или частично теряет работоспособность, то есть нормальное функционирование зависит только от одного компьютера;
  • большой расход провода, что повышает затраты.
  • полное отсутствие сетевых конфликтов при схеме с управлением одним компьютером;
  • неисправность одного из устройств или повреждение кабеля не влияет на работу;
  • максимально упрощенное сетевое оборудование. Это связано с тем, что только один ПК является главным;
  • один из наиболее безопасных методов подключения, обладает свойствами простого контроля за сетью и позволяет максимально ограничить доступ «лишних» участников.

«Кольцо»

Соединение происходит за счет контакта одного рабочего узла с другими двумя: один отвечает за прием информации, а по второму осуществляется передача. Получается схема, в которой все устройства соединены в одно кольцо специальными каналами, применяемые для передачи информации. Выход одного узла соединен со входом другого, то есть информация, переданная из одной точки, попадает на начало кольца.

Обратите внимание! Примечательно, что движение данных проходит всегда в одном направлении.

  • возможность быстрого создания и настройки подобного рода подключения;
  • простое масштабирование. В отличие от «шины», необходимо отключение сети при создании дополнительного узла;
  • практически неограниченное количество пользователей;
  • минимизация конфликтов в сети и высокая устойчивость;
  • при наличии ретрансляции можно увеличивать топологию почти без ограничений.
  • повреждение линии ограничивает работоспособность полной сети.

Ячеистая

Представленный тип является результатом удаления определенных связей из полносвязной топологии локальных сетей. В таком случае имеется возможность создания подключения с большим числом участников. В результате были созданы различные версии и конфигурации распространенных способов подключения, такие как: «решетка», двойное или тройное «кольцо», «дерево», «снежинка», сеть Клоза и др.

Обратите внимание! Представленными конфигурациями ячеистая структура не ограничена, возможны различные другие вариации сетевых соединений, многие из которых даже не имеют наименований.

Смешанная

Такой тип получается в результате смешения нескольких схем соединений в одну. Она состоит из различных кластеров, которые в свою очередь могут быть стандартными топологиями.

Централизованная система

Представленный тип является наиболее распространенным и популярным.

Обратите внимание! При определенном количестве пользователей внутри сети все подсоединены к основному центру — так называемому серверу. Именно на нем находятся все архивы данных, через него принимается и передается информация между пользователями.

Плюсы данного типа:

  • высокая скорость работы сетевого соединения;
  • одна система, отвечающая за безопасность;
  • единая база данных;
  • простота в контроле и управлении подключением.

Как и любая другая, такая система имеет свои минусы:

  • сервер, требующий постоянного контроля и своевременного обслуживания;
  • необходимость в наличии администратора центрального компьютера;
  • высокая стоимость серверного оборудования.

Децентрализованная система

При ней каждый абонент имеет равные права со всеми остальными. Информация распределяется равномерно между всеми, а доступ к ней может быть открытым или закрытым каждым пользователем этого узла.

Обратите внимание! Наиболее удачный пример децентрализованной сети — «шина». В таком случае получает полное и общее использование всех данных. Например, редактирование одного документа с другого ПК.

Система имеет свои положительные качества:

  • простота в подключении и обслуживании соединения;
  • невысокая стоимость оборудования и расходных материалов.

Кроме этого, присутствуют такие негативные качества:

  • с каждым новым участником сети снижается общая производительность;
  • нет общей системы безопасности;
  • при отсутствии узла в сети или его выключении информация с него становится недоступной;
  • отсутствует общая и единая база данных.

Топология локальных сетей делится на множество видов. Классификацию следует знать при необходимости создания сетевого подключения. В связи с различными свойствами каждого соединения важно выбрать наиболее подходящий тип под те или иные цели, а также взвесить все плюсы и минусы.

Топология локальных сетей

Под топологией вычислительной сети понимается способ соединения ее отдельных компонентов (компьютеров, серверов, принтеров и т.д.). Различают три основные топологии:

  • топология типа звезда;
  • топология типа кольцо;
  • топология типа общая шина.

При использовании топологии типа звезда информация между клиентами сети передается через единый центральный узел. В качестве центрального узла может выступать сервер или специальное устройство — концентратор (Hub).

Преимущества данной топологии состоят в следующем:

  1. Высокое быстродействие сети, так как общая производительность сети зависит только от производительности центрального узла.
  2. Отсутствие столкновения передаваемых данных, так как данные между рабочей станцией и сервером передаются по отдельному каналу, не затрагивая другие компьютеры.

Однако помимо достоинств у данной топологии есть и недостатки:

  1. Низкая надежность, так как надежность всей сети определяется надежностью центрального узла. Если центральный компьютер выйдет из строя, то работа всей сети прекратится.
  2. Высокие затраты на подключение компьютеров, так как к каждому новому абоненту необходимо ввести отдельную линию.

При топологии типа кольцо все компьютеры подключаются к линии, замкнутой в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер.

Передача информации в такой сети происходит следующим образом. Маркер (специальный сигнал) последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, которому требуется передать данные. Получив маркер, компьютер создает так называемый «пакет», в который помещает адрес получателя и данные, а затем отправляет этот пакет по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя.

После этого принимающий компьютер посылает источнику информации подтверждение факта получения данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть.

Преимущества топологии типа кольцо состоят в следующем:

  1. Пересылка сообщений является очень эффективной, т.к. можно отправлять несколько сообщений друг за другом по кольцу. Т.е. компьютер, отправив первое сообщение, может отправлять за ним следующее сообщение, не дожидаясь, когда первое достигнет адресата.
  2. Протяженность сети может быть значительной. Т.е. компьютеры могут подключаться к друг к другу на значительных расстояниях, без использования специальных усилителей сигнала.
Читайте также  Что такое частота памяти видеокарты?

К недостаткам данной топологии относятся:

  1. Низкая надежность сети, так как отказ любого компьютера влечет за собой отказ всей системы.
  2. Для подключения нового клиента необходимо отключить работу сети.
  3. При большом количестве клиентов скорость работы в сети замедляется, так как вся информация проходит через каждый компьютер, а их возможности ограничены.
  4. Общая производительность сети определяется производи¬тельностью самого медленного компьютера.

При топологии типа общая шина все клиенты подключены к общему каналу передачи данных. При этом они могут непосредственно вступать в контакт с любым компьютером, имеющимся в сети.

Передача информации в данной сети происходит следующим образом. Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети. Однако информацию принимает только тот компьютер, адрес которого соответствует адресу получателя. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу данных.

Преимущества топологии общая шина:

  1. Вся информация находится в сети и доступна каждому компьютеру.
  2. Рабочие станции можно подключать независимо друг от друга. Т.е. при подключении нового абонента нет необходимости останавливать передачу информации в сети.
  3. Построение сетей на основе топологии общая шина обходится дешевле, так как отсутствуют затраты на прокладку дополнительных линий при подключении нового клиента.
  4. Сеть обладает высокой надежностью, т.к. работоспособность сети не зависит от работоспособности отдельных компьютеров.

К недостаткам топологии типа общая шина относятся:

  1. Низкая скорость передачи данных, т.к. вся информация циркулирует по одному каналу (шине).
  2. Быстродействие сети зависит от числа подключенных компьютеров. Чем больше компьютеров подключено к сети, тем медленнее идет передача информации от одного компьютера к другому.
  3. Для сетей, построенных на основе данной топологии, характерна низкая безопасность, так как информация на каждом компьютере может быть доступна с любого другого компьютера.

Самым распространенным типом сети с топологией общая шина является сеть стандарта Ethernet со скоростью передачи информации 10 — 100 Мбит/сек.

Мы рассмотрели основные топологии ЛВС. Однако на практике при создании ЛВС организации могут одновременно использоваться сочетание нескольких топологий. Например, компьютеры в одном отделе могут быть соединены по схеме звезда, а в другом отделе по схеме общая шина, и между этими отделами проложена линия для связи.

Разбираемся с основными топологиями компьютерных (локальных) сетей

В математике топология это область геометрии для изучения фигур, которые непрерывно изменяясь сохраняют основное свойство. Раньше её называли «Теорией точечных множеств» или «Анализом положения». Компьютерщики заимствовали название и охарактеризовали им размещение компьютеров и периферийных устройств, и системы взаимодействия между ними.

p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

p, blockquote 2,0,0,0,0 —>

Что понимается под топологией локальной сети

Программирование и построение компьютерных сетей выросли из математики и поэтому унаследовали математические расчеты и схематику построения устройств и связей. А самим термином топология сети охарактеризовали расположение и схему связей между устройствами. Устройствами выступают компьютеры, концентраторы, роутеры, серверы, принтеры и прочая вспомогательная электроника. Кроме расположения устройств, топология обуславливает компоновку кабелей, варианты размещения коммутирующего оборудования, систему обмена сигналами и прочие запросы потребителей компьютерных технологий.

p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

Соединение в сети вызвано необходимостью объединения ресурсов компьютеров, экономией на периферийных устройствах, и как следствие решением комплексных задач. Исходя из конкретных предполагаемых задач и выстраивается топология компьютерной сети. Существуют семь основных видов соединений.

p, blockquote 4,0,0,0,0 —>

Виды и примеры топологий компьютерных сетей

Первоначально использовали три базовых вида топологий это шина, кольцо и звезда. С развитием технологий прибавились ещё четыре – полносвязная, ячеистая, дерево и смешанная.

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

Топология шина

Пожалуй наиболее простая и старая топология локальных сетей. Простота обусловлена наличием всего одной магистрали (кабеля) к которой соединены все устройства. Сигналы передаваемые одним, могут получать все. При этом отдельный компьютер отфильтровывает и принимает необходимую только ему информацию.

p, blockquote 6,0,0,0,0 —>

p, blockquote 7,0,0,0,0 —>

Достоинства такой схемы:

p, blockquote 8,0,0,0,0 —>

  • простое моделирование;
  • дешевизна конструкции, при условии, что все устройства располагаются недалеко друг от друга;
  • поломка одного или даже нескольких устройств не влияет на работоспособность остальных элементов сети.

p, blockquote 9,0,1,0,0 —>

  • неполадки на любом участке, а это обрыв шины или поломка сетевого коннектора нарушают работы всей системы;
  • сложность ремонтных работ, прежде всего определения места неисправности;
  • очень низкая производительность – в каждый момент только одно устройство передаёт данные остальным, увеличение числа приборов ведёт к существенному снижению производительности;
  • сложность расширения сети, для этого приходится полностью заменять участки кабеля.

Именно из-за этих недостатков такие сети морально устарели, не обеспечивают современных требований обмена данными и фактически не применяются. По такой топологии создавались первые локальные сети. Роль шины в таких схемах выполнял коаксиальный кабель. Его прокладывали ко всем компьютерам и возле каждого соединяли т-образным штекером (тройником).

p, blockquote 10,0,0,0,0 —>

Топология кольцо

В «кольце» устройства подключены последовательно по кругу и по эстафете передают информацию. Четко выделенного центра нет и все приборы практически равнозначны. Если сигнал не предназначен компьютеру, он его транслирует следующему и так до конечного потребителя.

p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

Достоинства соединения кольцом:

p, blockquote 13,0,0,0,0 —>

  • простота компоновки;
  • возможность построения длинных сетей;
  • не возникает необходимости в дополнительных устройствах;
  • устойчивая работа с хорошей скоростью даже при интенсивной передаче данных.

Но кольцевое соединение имеет и ряд недостатков:

p, blockquote 14,0,0,0,0 —>

  • каждый компьютер должен быть в рабочем состоянии и участвовать в трансляции, при обрыве кабеля или поломки одного устройства – сеть не работает;
  • на время подсоединения нового прибора схема полностью размыкается, поэтому требуется полное отключение сети;
  • сложное моделирование и настройка соединений;
  • сложный поиск неисправностей и их устранение.

Основное применение кольца получили при создании соединений для удаленных друг от друга компьютеров, установленных в противоположных концах и на разных этажах зданий. Работают такие сети по специально разработанному стандарту Token Ring (802.5). Для надёжности и повышения объёмов обмена информацией монтируют вторую линию. Она используется либо как аварийная, либо по ней передаются данные в противоположном направлении.

p, blockquote 15,0,0,0,0 —>

Топология звезда

Самая распространённая и технологичная система создания сетей. Командует всем сервер, контроллер или коммутатор. Все компьютеры как лучи подсоединены к нему. Общение между ними происходит только через центральное устройство. Топология сети в которой все компьютеры присоединены к центральному узлу стала основой для построения современных офисных локальных сетей.

p, blockquote 16,0,0,0,0 —>

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

В качестве узла используются активные или пассивные коммутаторы. Пассивный, это просто коробка соединения проводов не требующая питания. Активный коммутатор соединяет схему проводной или беспроводной технологией и требует подключения к питанию. Он может усиливать и распределять сигналы. Топология сети звезда обрела популярность благодаря множеству достоинств:

p, blockquote 18,0,0,0,0 —>

  • высокая скорость и большой объём обмена данными;
  • повреждение передающего кабеля или поломка одного элемента (кроме центрального) не снижает работоспособность сети;
  • широкие возможности для расширения, достаточно смонтировать новый кабель или настроить доступ на коммутаторе;
  • простая диагностика и ремонт;
  • легкий монтаж и сопровождение.

Как и большинство сетей, соединение звезда имеет ряд недостатков, все они связаны с необходимостью использования центрального коммутатора:

p, blockquote 19,1,0,0,0 —>

  • дополнительные затраты;
  • он же — слабое звено, поломка приводит к неработоспособности всего оборудования;
  • число подключаемых устройств и объём передаваемой информации зависит от его характеристик.

Несмотря на недостатки звезда широко используется при создании сетей на больших и маленьких предприятиях. А соединяя между собой коммутаторы получают комбинированные топологии.

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

Полносвязная или сеточная топология

В полносвязной системе все устройства соединены между собой отдельным кабелями, образующими сетку. Это очень надёжная схема коммуникации. Но целесообразна только при малом количестве соединяемых приборов, работающих с максимальной загрузкой. С ростом количества оборудования резко возрастает число прокладываемых коммуникаций. Поэтому широкого распространения не получила, в отличие от своей производной – частичной сетки.

p, blockquote 21,0,0,0,0 —>

p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

Ячеистая топология

Частичная сетка или ячеистая топология напрямую связывает только обменивающиеся самыми большими объёмами данных и самые активные компьютеры. Остальные общаются посредством узловых коммутаторов. Сетка соединяющая ячейки, выбирает маршруты для доставки данных, обходя загруженные и разорванные участки.

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

p, blockquote 24,0,0,0,0 —>

Преимущества частичной сети:

p, blockquote 25,0,0,0,0 —>

  • надежность, при отказе отдельных каналов коммутации будет найден альтернативный путь передачи данных;
  • высокое быстродействие, так как основной поток данных передается по прямым линиям.

Недостатки ячеистой технологии:

p, blockquote 26,0,0,0,0 —>

  • стоимость монтажа и поддержания достаточно высока, т.к. несмотря на частичность сетки всё равно требуется большое количество коммутационных линий;
  • трудность построения и коммутирования сети при большом количестве соединяемых устройств.

Из-за дороговизны и сложности построения применяется в основном для построения глобальных сетей.

p, blockquote 27,0,0,0,0 —>

Топология дерево

Эта топология является комбинацией нескольких звёзд. Архитектура построения предусматривает прямое соединение пассивных или активных коммутаторов.

p, blockquote 28,0,0,1,0 —>

p, blockquote 29,0,0,0,0 —>

Такой тип топологии чаще всего используют при монтаже локальных сетей с небольшим количеством приборов, в основном при создании корпоративных коммутаторов. Совмещает довольно низкую стоимость и очень хорошее быстродействие. Особенно при комбинировании различных линий передач — сочетании медных и волоконных кабельных систем, и применении управляемых коммутаторов.

Читайте также  Какой размер дисков на Kia Rio?

p, blockquote 30,0,0,0,0 —>

Смешанная топология

Чистое применение какой-то одной топологии редкое явление. Очень часто с целью экономии на коммутационных линиях применяют смешанные схемы. Самыми распространенными из которых являются:

p, blockquote 31,0,0,0,0 —>

  1. Звёздно — кольцевая.
  2. Звёздно — шинная.

В первом случае компьютеры объединены в звёзды посредством коммутаторов, а они уже закольцованы. По сути все без исключения компьютеры заключены в круг. Такое соединение умножает достоинства обеих сетей, так как коммутаторы собирают в одну точку все подключенные устройства. Они могут просто передавать или усиливать сигнал. Если рассмотреть систему технологии распространения данных, то такая топология подобна обычному кольцу.

p, blockquote 32,0,0,0,0 —>

В звёздно — шинной сети комбинируется топология шин и звёзд. К центральному устройству соединяют единичные компьютеры и сегменты шин. При такой топологической схеме можно использовать несколько центральных устройств, из которых собирают магистральную шину. В конечном результате собирается звёздно — шинная схема. Пользователи могут одновременно использовать звёздную и шинную топологии, и легко дополнять компьютеры.

p, blockquote 33,0,0,0,0 —>

Смешанные соединяют в себе все плюсы и минусы составляющих их видов топологий локальных сетей.

p, blockquote 34,0,0,0,0 —>

Программы для создания топологий сети

Для создания и корректировки написано много программ. Среди самых распространённых и наиболее удобных выделяются следующие:

p, blockquote 35,0,0,0,0 —>

  • Microsoft Visio
  • eDraw Max
  • Схема Сети
  • Векторный 2D-редактор CADE для Windows
  • Diagram Designer
  • Concept Draw Pro
  • Dia
  • Cisco Packet Tracer LanFlow
  • NetProbe
  • Network Notepad

Некоторые бесплатные, а за многие придётся заплатить. Но даже у большинства платных есть пробный период, за который можно понять подойдёт она или нет.

p, blockquote 36,0,0,0,0 —>

p, blockquote 37,0,0,0,0 —> p, blockquote 38,0,0,0,1 —>

Топология является самым важным фактором быстродействия и надёжности коммуникаций. При этом всегда можно комбинировать основными схемами топологий для того, чтобы добиться наилучшего результата. Важно знать и помнить, как преимущества и недостатки каждого соединения влияют на проектируемую или эксплуатируемую топологическую сеть. Поэтому схему нужно заранее тщательно планировать.

Инфокоммуникационные системы и сети (ИКСС)

Тема 1.2.2 Топология локальных сетей

Топология локальных сетей

Под топологией [1] (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети понимается взаимное физическое расположение компьютеров сети и способ соединения их линиями связи. Это понятие относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. Топология определяет требования к оборудованию, тип среды передачи данных, возможные и наиболее рациональные методы управления обменом, надежность работы, возможности модернизации сети.

В настоящее время используют три базовые сетевые топологии:

Шина (bus) — все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам.

Звезда (star) — к одному центральному компьютеру присоединяются периферийные компьютеры, при этом каждый из них использует отдельную линию связи. Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального — нескольким периферийным.

Кольцо (ring) — компьютеры последовательно объединены в кольцо.

Передача информации в кольце производится в одном направлении, каждый из компьютеров передает информацию только одному компьютеру, следующему за ним, а получает информацию от предыдущего.

На практике возможно использование и других топологий локальных вычислительных сетей, однако большинство сетей ориентировано именно на три базовые топологии.

Топология шина

Топология шина по своей структуре предполагает идентичность сетевого оборудования компьютеров и равноправие всех абонентов по доступу к сети. Компьютеры в шине передают информацию только по очереди, так как линия связи в данной топологии единственная. Если несколько компьютеров будут передавать информацию одновременно, она исказится в результате наложения (конфликта, коллизии). В шине реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях), но не одновременно.

В топологии шина отсутствует явно выраженный центральный абонент, через которого передается вся информация — это увеличивает ее надежность (при отказе центра перестает функционировать вся управляемая им система). Добавление новых абонентов в шину достаточно простая процедура, оно возможно даже во время работы сети. Как правило, при использовании шины требуется минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другими топологиями.

При отсутствии центрального абонента разрешение возможных конфликтов ложится на сетевое оборудование каждого отдельного абонента. В связи с этим сетевая аппаратура при топологии шина несколько сложнее, чем в других топологиях.

Одним из преимуществ шины является то, что при отказе любого из компьютеров сети, исправные машины смогут нормально продолжать взаимодействие.

Для увеличения длины сети с топологией шина используют несколько сегментов (частей сети с шинной топологией), соединенных между собой с помощью специальных усилителей и восстановителей амплитуды сигналов — репитеров (повторителей).

Однако такое наращивание длины сети возможно только в определенных пределах. Ограничения на длину связаны с конечной скоростью распространения сигналов в среде передачи данных.

Топология звезда

Звезда — это единственная топология сети с явно выделенным центральным компьютером, к которому подключаются все остальные абоненты. Обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который приходится вся сетевая нагрузка. Оборудование центрального абонента существенно более сложное, чем оборудование периферийных абонентов. Обычно центральный компьютер самый мощный, именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе невозможны, так как управление осуществляется центральным абонентом [2] .

Если говорить об устойчивости топология звезда к отказам абонентов, то выход из строя периферийного компьютера или его сетевого оборудования не приводит к ухудшению функционирования оставшейся части сети, но поломка центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной. В связи с этим принимаются специальные меры по повышению надежности центрального компьютера и его сетевого оборудования. Обрыв кабеля или короткое замыкание в нем при топологии звезда нарушает обмен только с одним компьютером, а все остальные компьютеры могут продолжать сетевое взаимодействие.

В отличие от шины, в звезде на каждой линии связи находятся только два абонента: центральный и один из периферийных. В звезде допустимо подключение вместо периферийного еще одного центрального абонента (топология из нескольких соединенных между собой звезд).

Большое достоинство звезды состоит в том, что все точки подключения находятся в одном месте. Благодаря этому можно контролировать работу сети, локализовать неисправности путем простого отключения от центра тех или иных абонентов (что невозможно в случае шинной топологии), а также организовать контроль доступа посторонних лиц к важным для сети точкам подключения.

Одним из основных недостатков топологии звезда является жесткое ограничение количества абонентов. Как правило, центральный абонент не может обслуживать более 8 — 16 периферийных абонентов. Кроме того, общим недостатком для всех топологий типа звезда является значительно больший, чем при других топологиях, расход кабеля, что при современных ценах на него не является существенным.

Топология кольцо

Кольцо — это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя соседними: от одного он получает информацию, а другому передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работают только два абонента: один передатчик и один приемник (связь типа точка-точка). При этом каждый компьютер ретранслирует (восстанавливает, усиливает) приходящий к нему сигнал, то есть выступает в роли репитера. В этом случае затухание сигнала во всем кольце не имеет большого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Размеры кольцевых сетей на практике достигают десятков километров (сети FDDI), кольцо в этом отношении существенно превосходит любые другие сетевые топологии.

Явно выделенного центра при кольцевой топологии нет, все компьютеры могут быть одинаковыми и равноправными. Однако часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом и контролирует его. На этой особенности топологии строятся методы управления обменом по сети, рассчитанные специально на кольцо. В таких методах право на следующую передачу переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру с использованием эстафеты — специального «маркера». Подключение новых абонентов в топологии кольцо выполняется относительно просто, хотя при этом необходима остановка работы всей сети на время подключения. Количество абонентов в кольце может быть достаточно большим (до тысячи и больше). Эта топология обладает высокой устойчивостью к перегрузкам, обеспечивает надежную работу с большими объемами передаваемой по сети информации, так как в ней отсутствуют коллизии (в отличие от шины), а также нет центрального абонента (в отличие от звезды), который может быть перегружен большими потоками данных.

Сигнал в кольце проходит последовательно через все абоненты сети, поэтому выход из строя любого из них (или его сетевого оборудования) нарушает работу всей сети — это является существенным недостатком кольца. Короткое замыкание или обрыв в любом из кабелей кольца так же делает неработоспособной сеть с данной топологией.

[1] Кондратенко С., Новиков Ю. Основы локальных сетей [Электронный ресурс]

[2] Кондратенко С., Новиков Ю. Основы локальных сетей [Электронный ресурс]

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: