Разное

Топология общая шина: Топология типа общая шина — Компьютерные сети (Озорович)

Содержание

Топология типа общая шина — Компьютерные сети (Озорович)

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.



Коаксиальный Ethernet кабель, сеть с топологией общая шина или зачем нужны хабы и сетевые концентраторы

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah. ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей, напомню, что эти записи основаны на программе Cisco ICND1 и помогут вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA. В данной теме мы разберемся с назначением хабов и сетевых концентраторов, а также обсудим особенности компьютерной сети с топологией общая шина и поговорим о правиле четырех хабов. Сразу же в самом начале стоит сказать, что сеть, построенная на хабах обладает практически всеми особенностями сети передачи данных с топологией общая шина.

На данный момент с практической точки зрения данная запись не имеет большой актуальности, так как хабы и коаксиальный Ethernet кабель вы скорее всего уже не встретите, поэтому, чтобы не тратить время в пустую мы будем не просто рассматривать недостатки хабов и общей шины, но и смотреть на преимущества, которые нам дают коммутаторы.

Перед началом я хотел бы вам напомнить, что ознакомиться с опубликованными материалами первой части нашего курса можно по ссылке: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».

1.18.1 Введение

Содержание статьи:

В прошлой теме мы немного попрактиковались и разобрались с вопросом: как объединить три и более компьютера в сеть, делали мы это при помощи коммутаторов, сразу отмечу, что на данный момент для вышеописанной задачи стоит выбирать именно коммутаторы и не стоит прибегать к использованию хабов, повторителей и коаксиального Ethernet кабеля, который использовался ранее в схемах соединения с общей шиной, так как это всё увеличит вам количество проблем, которые придется решать и которые будут влиять на качество работы вашей сети.

Вернее, все вышеописанные ухищрения по сути добавят вам одну единственную, но очень серьезную проблему, которую довольно неприятно решать, эта проблема называется коллизией.

Коллизия – это наложение или столкновение двух пакетов, участок сети, на котором может возникнуть такая проблема называется доменом коллизий.

1.18.2 Зачем нужны хабы, повторители и сетевые концентраторы

Для начала давайте коротко поговорим о том, зачем же все-таки нужны или были нужны хабы, повторители и сетевые концентраторы. Ответ довольно прост: все эти устройства используются/использовались для объединения компьютеров в сеть. Но если хабы и сетевые концентраторы, скорее всего, на данный момент вы не встретите в Ethernet сетях, то повторители встретить можно, главным образом на междугородних оптических линиях.

Итак, давайте для начала буквально на пальцах разберемся с вопросом: в чем разница между коммутатором и хабом, а затем поговорим немного о частностях, которые касаются хабов и концентраторов

, не сильно вдаваясь в детали, так как это уже не мейнстрим. Для сравнения будем использовать Cisco Packet Tracer, в котором реализуем две простые схемы, но в одной схеме будет использован хаб, а в другой коммутатор, обе схемы показаны на Рисунке 1.18.1. Если вы самостоятельно будете собирать схему в Cisco Packet Tracer, то обратите внимание на то, что порты хаба сразу загораются зеленым, то есть через них сразу могут идти данные, а коммутатору нужно немного подумать, прежде чем разрешить начать передачу данных.

Рисунок 1.18.1 Слева показана схема с хабом, справа – с коммутатором

Давайте перейдем в режим симуляции и попробуем запусить пинг с ноутбука до компьютера 192.168.1.2, в обеих схемах это крайний левый ПК. Начало везде одинаковое: оба ноутбука сформировали IP-пакет с ICMP вложением и пытаются отправить этот пакет на устройство с адресом 192.168.1.1, это показано на Рисунке 1.18.2.

Рисунок 1.18.2 Оба ноутбука сформировали IP-пакет с ICMP вложением

Следующим шагом наш пакет приходит в первом случае на порт хаба, который смотрит в сторону отправителя, а во втором случае на порт коммутатора, который смотрит в сторону отправителя, это показано на рисунке 1.18.3.

Рисунок 1.18.3 В обоих случаях пакет приходит на входящий порт устройств

Пока у нас нет никакой разницы, хотя на самом деле разница уже есть, но она сокрыта внутри устройств, и мы ее не увидим, дело в том, что коммутатор – устройство второго или канального уровня модели OSI, оно уже обладает определенной программной логикой, у его портов есть входные и выходные буферы, в которых своей участи ожидают Ethernet кадры, а поскольку коммутатор умеет работать с кадрами, то в его логику заложен принцип инкапсуляции данных.

А вот хаб – это глупое устройство, которое относится к первому уровню модели OSI, то есть к физическому уровню и Рисунок 1.18.4 это хорошо демонстрирует.

Рисунок 1.18.4 Принципиальная разница между хабом и коммутатором

Сперва обратите внимание на схему с хабом: он получил от ноутбука Ethernet кадр, внутри которого находится IP-пакета, а вложением в этот пакет является ICMP запрос (вспоминаем о декомпозиции задачи сетевого взаимодействия, к сожалению, сетевой концентратор с таким понятием не знаком), а затем разослал этот кадр в три других активных порта. При этом компьютеры с IP-адресами 192.168.1.3 и 192.168.1.4, распаковав кадр и проанализировав IP-пакет поняли, что этот пакет им не предназначен (это показано красным крестиком) и просто проигнорируют его, а вот компьютер с адресом 192.168.1.2 понял, что данные предназначены для него, поэтому он ответит (дело в том, что заголовок IP-пакет содержит поле с IP-адресом получателя, именно это поле позволяет понять компьютеру: ему или кому-то другому предназначен тот или иной пакет, в нашем случае два компьютера, для которых пакет не предназначен, просто отбрасывают его).

А теперь обратите внимание на схему с коммутатором: здесь Ethernet кадр со всеми вложениями был отправлен конкретному устройству с IP-адресом 192.168.1.2, другие устройства этот кадр не получили. Все дело в том, что наши сетевые устройства помимо IP-адреса, имею MAC-адреса (протокол, который позволяет узнать по имеющемуся IP-адресу MAC-адрес, называется ARP), а коммутатор, помимо буферов на порт,у имеет специальную табличку, в которую записывает: за каким портом какой мак-адрес находится. Позже мы узнаем, как правильно называется эта таблица и каким образом коммутатор ее заполняет, сейчас лишь отметим, что у этой таблички ограниченный объем и есть несколько атак, которые позволяют забить эту таблицу до отказа, тем самым вызвав отказ в обслуживании. Обратите внимание на Рисунок 1.18.5.

Рисунок 1.18.5 Таблица мак-адресов коммутатора на схеме

Естественно, коммутатор ничего не знает ни о каких схемах и топологиях, ему невдомек что вы там у себя задумали, нарисовали и запланировали, коммутатор – это относительно простой компьютер, который решает определенные задачи, в нашем случае, это объединение четырех компьютеров в сеть. На Рисунке 1.18.5 показано как примерно он это делает, у коммутатора есть порты, к которым подключаются устройства, у этих устройств есть мак-адреса, коммутатор каким-то образом узнает эти мак-адреса и ведет учет в виде специальной таблицы: записывая, за каким портом какой мак-адрес находится, рисунок это демонстрирует. Отмечу, что в любой момент мак-адрес за портом может измениться по разным причинам, поэтому эта табличка периодически очищается и при необходимости заполняется вновь. Но вернемся к нашей схеме, мы помним, что, как в схеме с хабом, так и в схеме с коммутатором, компьютеры с адресом 192.168.1.2 должны ответить на ICMP запросы, посланные ноутбуком, я не буду показывать процесс передачи кадра от узла с адресом 192.168.1.2, а сразу покажу, что сделают хаб и коммутатор с ответом этого узла, посмотрите на Рисунок 1.18.6.

Рисунок 1.18.6 Хаб снова рассылает кадры во все порты, кроме того, откуда этот кадр пришел

Обратите внимание: коммутатор действует конкретно, он отсылает кадр с вложенным ICMP-ответом именно тому устройству, которое делало запрос, а вот хаб, можно сказать обычный повторитель, отправляет кадры во все порты, кроме того порта, в который этот кадр пришел, то есть компьютеры с адресами 192. 168.1.3 и 192.168.1.4 снова вынуждены работать вхолостую, а их канал опять загружен бесполезной информацией.

Таким образом мы имеем полное право называть сетевой концентратор обычным повторителем, он просто копирует приходящие на один порт данные и рассылает их во все порты, и тут у нас появляется два очевидных минуса:

  1. Первый минус заключается в том, что это не безопасно, приходящие на хаб данные получают все устройства, подключенные к нему, в том числе и те, кому эти данные не предназначены.
  2. Второй минус заключается в том, что хаб создает дополнительную загрузку каналов связи, наша простенькая сеть без трафика это продемонстрировала, но она не демонстрирует весь масштаб бедствия, нам даже не стоит говорить про служебный трафик, который используется в канальной среде для поддержания взаимодействия между устройствами, достаточно представить такую картину: одним портом хаб включен в роутер, который подключен к сети Интернет, а еще три порта хаба используются для подключения трех клиентов, каждый порт имеет пропускную способность 100 Мбит/c и тут один из клиентов решает включить торрент и загружает свой канал на максимум, а теперь вспомните как работает хаб.

А теперь не очевидный минус – коллизии, сразу отмечу, что нормальная компьютерная Ethernet сеть, можно сказать, лишена этого недостатка, а вот компьютерная сеть, в которой есть хабы слеш сетевые концентраторы, даже с учетом того, что Ethernet имеет механизм по разруливанию этих коллизий имеет этот недостаток, чуть ниже мы это обсудим.

Самая важная вещь, которую вам нужно усвоить – не используйте хабы, даже если вам будут угрожать, если вам предлагают обслуживать сеть, в которой есть хабы, то это повод задуматься: а стоит ли вообще связываться с таким работодателем, и это всё без капли иронии.

Давайте подведем итог тому, что может называться хабом, повторителем (мы сейчас не имеем в виду те повторители, которые используются для усиления сигнала) или сетевым концентратором (что касается его технической части). Это устройство работает на физическом уровне модели OSI 7, оно просто дублирует входную последовательность бит во все порты, кроме того, откуда эта последовательность пришла, поэтому хаб ничего не знает ни про какие мак-адреса и уж тем более не в курсе про IP.

Тут же нам стоит отметить, что продемонстрированная схема с коммутатором имеют топологию, которая называется звезда (здесь есть одно центральное устройство, в данном случае это коммутатор, и есть несколько других устройств, которые логически и физически завязаны на центральное устройство), а вот схема, в которой мы использовали концентратор имеет топологию общая шина, все дело в том, что вместо хаба мы могли бы использовать какой-нибудь провод, к которому подключили бы все устройства и с логической точки зрения ничего бы не изменилось.

Устройства, включенные через хаб или несколько хабов, между собой образуют домен коллизий, так как на любом участке такой сети может возникнуть коллизия, в случае же со схемой, в которой используется коммутатор, домен коллизии ограничивается портом коммутатора, коллизия может произойти только между коммутатором и конкретным устройством и то только в такой ситуации, которая привела к рассинхронизации режимы работы портов коммутатора и удаленного устройства, обычно это глюк порта коммутатора или же глюк клиентского устройства.

С точки зрения сетевого администратора у хаба есть три важных характеристики: количество портов, пропускная способность этих портов и физический тип подключения, здесь можно выделить витую пару, коаксиальный кабель и оптические линии. В общем, на этом мы можем закончить разговор о концентраторах и повторителях.

1.18.3 Коаксиальная сеть Ethernet и топология общая шина с ее недостатками

Сделаем еще один шаг назад в эволюции компьютерных сетей и рассмотрим коаксиальную Ethernet сеть с топологией общая шина, и тут нам стоит сразу отметить, что в такой сети есть все недостатки, которые присущи сетям с хабами, но помимо всего прочего добавляется еще один: при повреждении кабеля сеть становится неработоспособной, ну и процесс траблшутинга или поиска неисправностей заметно усложняется. Обратите внимание на Рисунок 1.18.7, на нем показана сеть, построенная по топологии общая шина.

Рисунок 1.18.7 Компьютерная сеть с топологией общая шина

Стоит немного пояснить данный рисунок:

  1. Толстая синяя линия в центре – это общая шина, но по факту это коаксиальный Ethernet кабель.
  2. Устройство в центре шины – это повторитель, он ставился в том случае, когда длина общей шины была слишком большой, в этом случае сеть разбивается на сегменты, в нашем случае их два (если говорить про стандарт Ethernet 10BASE-2, то длина общей шины на одном сегменте не должна превышать 185 метров).
  3. Тонкие линии от шины до конечных устройств – это отводы, это тоже коаксиальный Ethernet кабель.
  4. Одной важной особенностью топологии общая шина являлось то, что каждый провод в такой схеме должен быть обязательно окончен каким-либо устройством, поэтому на краях общей шины устанавливались специальные устройства, называемые терминаторами, которые поглощали сигнал, в противном случае сигнал доходил бы до края общей шины, отражался от него и возвращался в сеть, из-за чего могла возникнуть коллизия, собственно, поэтому компьютерные сети с топологией общая шина были так чувствительны к обрывы кабеля, даже если это кабель идет от шины к конечному устройству, так как важная особенность общей шины заключалась в том, что кадр, отправленный одним конкретным устройством другому, приходил на все устройства, подключенные к общей шине.

Из-за того, что кадры, отправляемые устройством на общую шину, придут на все машины сети, все устройства в такой топологии обязаны проверять: кому предназначен кадр и отбрасывать кадры, если они предназначены не им. Конечно, это не безопасно, и, конечно, это увеличивает нагрузку на сеть.

Для избегания коллизий на сети с общей шиной применяется два метода: первый заключается в том, что в сети определяется главная станция, которая раздает указания всем остальным устройствам сети о том, когда и сколько передавать, второй метод заключается в том, что устройства самостоятельно прослушивают канал и если канал занят, они ничего не делают, если канал свободен, то устройство, если хочет начать передачу данных, сперва отсылает служебный сигнал, в котором сообщает всем остальным участникам о том, что сейчас начнется передача и просит не занимать канал, конечно, тут могут возникнуть разные ситуации и они описаны в документах, связанных с технологией Ethernet, сейчас мы вдаваться в это не будем.

Также стоит заметить, что ранние компьютерные сети, построенные на технологии Ethernet работали в полудуплексном режиме (half duplex), это означает, что по одной линии устройство могло либо передавать, либо принимать информацию, но не было возможности одновременно и передавать, и принимать, для снижения вероятности возникновения коллизий в ранних Ethernet сетях (IEEE 802.3) использовался механизм CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection или множественный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением столкновений), эта как раз та ситуация, когда устройство само слушает канал и ищет свободные окна для передачи данных.

Пожалуй, единственным плюсом общей шины является то, что здесь используется минимальное количество соединительных линий, если сравнивать с другими топологиями компьютерных сетей. В общем-то, это, наверное, все, что следует знать про топологию сети Ethernet с общей шиной, хотя давайте еще посмотрим на физические устройства, которые образуют сеть с топологией общая шина.

На Рисунке 1.18.8 показан коаксиальный Ethernet кабель, который является основным компонентом сети с общей шиной.

Рисунок 1.18.8 Коаксиальный Ethernet кабель

Тут стоит обратить внимание на то, что коаксиальный Ethernet кабель отличается от того кабеля, который используется для предоставления услуг кабельного телевидения, и тут можно запутаться, так как в европейских и американских книгах и источниках можно найти информацию о том, что операторы кабельного телевидения предоставляют услуги доступа в Интернет по тем же коаксиальным линиям, что и телевидение, так вот, это совсем другая технология, отличная от Ethernet, ее мы рассматривать не будем.

Вернемся к нашему коаксиальному кабелю. У него есть медный сердечник, который защищен диэлектриком (белая трубка, в данном случае это полиэтилен) и медной луженной сеткой, которая называется оплетка, от всевозможных внешних помех и наводок, а черная трубка или внешняя оболочка защищает кабель от воздействия внешней среды (пыль, влага, температура, химия), в данном случае это поливинилхлорид. По-умному такой кабель называется RG-58, волновое сопротивление такого кабеля порядка 50 Ом, сейчас его используют в основном в системах видео наблюдения, российский аналог такого кабеля – РК-50.

Остальные пассивные элементы Ethernet сети с топологией общая шина показаны на Рисунке 1.18.9 (про условные обозначения стандартных физических компонентов компьютерной сети можно почитать здесь), каждый элемент снабжен подписью, но давайте дадим еще небольшие пояснения, чтобы закрыть все вопросы окончательно. Я называю элементы пассивными, потому что они не генерируют трафик и никак его не изменяют, они просто выполняют определенные физические задачи.

Рисунок 1.18.9 Пассивные элементы компьютерной сети с топологией общая шина

Итак, первое что стоит заметить – в любой локальной сети, построенной по топологии общая шина имеется ровно два терминатора на концах этой общей шины, один из терминаторов обязательно должен быть заземлен. Для подключения абонентских устройств используется специальный разъем или коннектор, который называется BNC. На Рисунке 1.18.10 показана сетевая карта с портом для подключения Ethernet кабеля.

Рисунок 1.18.10 Сетевая карта компьютера с BNC разъемом для коаксиального Ethernet кабеля

Обратите внимание на то, что к сетевой карте подключен T-коннектор (тройной переходник), таким образом можно последовательно включать несколько устройств друг за другом, если компьютерная сеть состоит ровно из двух участников, то один разъем Т-коннектора включает сетевую карту, в другой разъем включается кабель, а в третий разъем подключается терминатор, который представляет собой балластный резистор сопротивлением 50 Ом.

Если по каким-либо причинам вам не хватило длины кабеля, то для его наращивания используется l-коннектор. Обратите внимание: сейчас мы говорили про сеть Ethernet на тонком коаксиальном кабеле, который используется для объединения компьютеров в локальную сеть, есть еще и толстый Ethernet кабель, который использовался для объединения локальных сетей, об этом вы можете почитать, воспользовавшись Яндексом или Гуглом. На этом мы завершим разговор, который касался непосредственно коаксиального Ethernet кабеля и топологии сети с общей шиной.

1.18.4 Правило четырех хабов и домен коллизий

В этой теме нам осталось поговорить о правиле четырех хабов и разобраться с вопросом: что представляет собой домен коллизий. Начнем мы с правила четырех хабов, так будет проще понять, где образуется у нас домен коллизий и почему он образуется. Вернемся к алгоритму CSMA/CD, сейчас нам важно знать, что этот алгоритм основан на том, что все устройства сети с общей шиной слушают канал и, если он не занят, они отправляют специальную последовательность, которая сообщает всем участникам сети: сейчас начнется передача, не занимайте пожалуйста канал.

И тут нам не стоит забывать, что биты по проводу передаются не мгновенно, это означает, что кадр из точки А в точку Б будет передаваться за определенный промежуток времени и чем больше этот кадр, тем дольше он будет передаваться, собственно, правило четырех хабов гласит о том, что в одном широковещательном домене (в одной подсети), должно быть не более четырех хабов, иначе механизм CSMA/CD может не сработать и произойдет коллизия, например, у вас есть сеть, в которой шесть хабов, к каждому хабу подключено по два ПК, эта сеть показана на Рисунке 1. 18.11.

Рисунок 1.18.11 Схема Ethernet сети с шестью хабами

И допустим, что компьютер 192.168.1.2 хочет начать обмениваться данными с компьютером 192.168.1.11 и отправляет в сеть специальную последовательность, а в это время компьютер 192.168.1.12 тоже начинает свою передачу данных, так как последовательность от компьютера 192.168.1.2 не успела дойти до 192.168.1.12, так как он был очень далеко, естественно происходит коллизия. Если машины начали передачу одновременно, то с наибольшей вероятностью коллизия происходит на участке между третьим и четвертым хабом, режим симуляции Cisco Packet Tracer это подтверждает, посмотрите на Рисунок 1.18.12.

Рисунок 1.18.12 Участок компьютерной сети, на котором происходит коллизия

Обратите внимание: хабы глупые устройства, они не умеют проверять целостность кадров, они их просто повторяют на все свои порты, кроме того порта, из которого кадр пришел. Хотя на самом деле хабы даже не знают о существование кадров, они транслируют последовательность бит, пришедшую на один порт, во все остальные порты, таким образом передача не прерывается, а искаженные кадры продолжают свое движение по сети до конечной точки и только конечное устройство сможет понять, что произошла коллизия и только тогда вступит в действие механизм CSMA/CD. Искаженный кадр отмечен огоньком на Рисунке 1.18.13.

Рисунок 1.18.13 Поврежденный в результате коллизии Ethernet кадр отмечен огоньком

Внутрь кадра можно заглянуть, нажав на него два раза левой кнопкой мышки, появится окно, в котором нужно выбрать вкладку OSI Model на этой вкладке можно посмотреть, что делает устройства с полученной информацией на разных уровнях модели OSI, в данном случае обработка идет только на физическом уровне модели OSI, так как информация проходит через хаб и хаб не видит, что произошла коллизия, об этом можно узнать по логу сообщений снизу, который на Рисунке 1.18.14 подсвечен синим, две других вкладки в этом окне позволяют увидеть структуру кадров и пакетов, нам это пока не нужно.

Рисунок 1.18.14 Хаб не смог определить, что Ethernet-кадр поврежден коллизией

Давайте посмотрим, что будет на этапе, когда отправленные кадры дойдут до получателей. Наша сеть будет выглядеть так, как показано на Рисунке 1.18.5.

Рисунок 1.18.15 Искаженный коллизией Ethernet-кадр дошел до конечного узла

А теперь посмотрим, что у нас внутри кадра и что как его обработал компьютер. Для этого нажмем на одном из кадров два раза левой кнопкой мыши, показано на Рисунке 1.18.16.

Рисунок 1.18.16 Искаженный коллизией кадр внутри конечного узла

Здесь мы видим, что конечный узел получил битовую последовательность, а при попытке собрать из битовой последовательности кадр, он обнаружил, что тот искажен коллизией и просто отбросил его, об этом нам говорит вторая запись, подсвеченная синим цветом. Далее компьютер запустит механизм CSMA/CD и тем самым узлы начнут договариваться о времени передачи данных. Мы сейчас не вдаемся в механизм CSMA/CD и не пытаемся понять, как узел определяет, что кадр битый, нам сейчас важно понять следующее: чем больше хабов в нашей компьютерной сети, тем больше вероятность возникновения коллизий, а раз так, то и больше время передачи данных, ведь узлам будет сложнее договориться о последовательности и времени передачи данных. Таким образом, пропускная способность компьютерной сети с хабами заметно снижается, как впрочем и другие важные характеристики компьютерной сети (пожалуй, за исключением стоимости).

Обратите внимание: правило четырех хабов не гарантирует, что коллизий в сети, в которой установлено не больше четырех хабов не будет, это правило гарантирует, что число коллизий в сети, в которой количество хабов больше четырех, сильно возрастет. Теперь перейдем к домену коллизий, сразу заметим, что в нашей схеме, с которой мы только что работали домен коллизий – это вся наша сеть, то есть вся наша сеть – это один большой домен коллизий, то есть участок, на котором может произойти наложение пакетов и кадров.

Если быть более формальным, то домен коллизий — это часть сети Ethernet, все узлы которой конкурируют за общую разделяемую среду передачи и, следовательно, каждый узел которой может создать коллизию с любым другим узлом этой части сети. Другими словами: домен коллизий – это участок сети, на котором в один момент времени может передавать только одно устройство, все остальные должны слушать и принимать, в противном случае произойдет наложение пакетов. Тут сразу можно сделать вывод: чем больше узлов на таком участке сети, тем выше вероятность возникновения коллизий, а еще в сетях half duplex невозможно реализовать сетевое взаимодействие типа h3H, так как оно подразумевает, что обе стороны могут одновременно и передавать и получать данные.

В современных компьютерных сетях с коммутаторами, порты которых работают в полнодуплексном режим (full duplex, этот режим означает, что устройства могут одновременно принимать и отправлять данные), доменов коллизий нет, за исключением ситуации, когда происходит рассинхронизация портов, например, порт коммутатора работает в режиме full duplex, а порт клиентского устройства по каким-то причинам перешел в режим half duplex, тогда домен коллизии ограничен портом коммутатора, также, если коммутатор и клиентское оборудование согласовали режим half duplex, домен коллизий ограничен портом коммутатора, но вероятность того, что коллизия возникнет очень мала, так как порт коммутатора имеет входные и выходные буферы, где кадры могут накапливаться и ждать своей очереди на отправку, впрочем, как и порт клиентского оборудования.

1.18.5 Выводы

Итак, мы осуществили небольшой исторический экскурс, во время которого мы обозначили некоторые темы, с которыми будем разбираться в части посвященной технологии Ethernet, но самое главное мы должны были сделать два вывода:

  1. В современных компьютерных сетях не стоит использовать хабы, повторители и сетевые концентраторы, так как благодаря этим устройствам физического уровня появляются домены коллизий, ошибки с которыми очень неприятно работать.
  2. В современных компьютерных сетях не стоит использовать коаксиальный Ethernet кабель, так как такие сети имеют все недостатки, которые есть у хабов, плюс добавляют несколько своих технических минусов.

Используя коммутаторы и витую пару вы можете забыть о доменах коллизий, правиле четырех хабов и всех тех неурядицах, которые были связаны с этими устройствами.

Шина (топология компьютерной сети)

                                     

1.

Работа в сети

Топология общая шина предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. Отправляемое какой-либо рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина смешно проверяет кому адресовано сообщение, — если сообщение адресовано ей, то обрабатывает его. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» остальным компьютерам такой сети. Например, в сетях Ethernet IEEE 802.3 c шинной топологией станции прослушивают занятость среды и действуют по алгоритму CSMA/CD англ. Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением столкновений.

Шина самой своей структурой допускает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, — последовательно — потому что линия связи единственная. В противном случае пакеты передаваемой информации будут искажаться в результате взаимного наложения то есть произойдет конфликт, коллизия. Таким образом, в шине реализуется режим полудуплексного half duplex обмена: данные могут передаваться в обоих направлениях, но лишь в различные моменты времени, а не одновременно то есть последовательно, а не параллельно.

В топологии «шина» отсутствует центральный абонент, через которого передаётся вся информация, что увеличивает надёжность «шины». При отказе любого центра перестаёт функционировать вся управляемая им система. Добавление новых абонентов в «шину» достаточно простое и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании «шины» нужно минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другой топологией. Правда, нужно учесть, что к каждому компьютеру кроме двух крайних подходят два кабеля, что не всегда удобно.

«Шине» не страшны отказы отдельных компьютеров, потому что все другие компьютеры сети продолжат нормально обмениваться информацией. Но так как используется только один общий кабель, — в случае его обрыва нарушается работа всей сети. Может показаться, что «шине» обрыв кабеля не страшен, поскольку в этом случае остаются две полностью работоспособные «шины». Однако из-за особенности распространения электрических сигналов по длинным линиям связи необходимо предусматривать включение на концах шины специальных устройств — Терминаторов.

Без включения терминаторов в «шину» сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной. Таким образом при разрыве или повреждении кабеля нарушается согласование линии связи, и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались физически соединёнными между собой. Короткое замыкание в любой точке кабеля «шины» выводит из строя всю сеть. Хотя в целом надёжность «шины» все же сравнительно высока, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособность сети в целом, поиск неисправностей в «шине» затруднён. В частности: любой отказ сетевого оборудования в «шине» очень трудно локализовать, потому что все сетевые адаптеры включены параллельно, и понять, который из них вышел из строя, не так-то просто.

При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину линии связи между узлами, — в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами — повторителями, концентраторами или хабами.

Например, технология Ethernet 10BASE-2 позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.

Используемые топологии в построении локальных сетей

Топология сети характеризует свойства сетей, не зависящие от их размеров, отражает структуру, образуемую узлами сети и множеством связывающих их каналов. При этом не учитывается производительность и принцип работы этих узлов, их типы и длина каналов.

С точки зрения физического расположения функциональных компонентов сети (кабелей, рабочих станций и т. д.) и метода доступа к среде передачи к ресурсам сети можно выделить 

При построении сети домофонии чаще всего используются топологи звезда или смешанная топология.

Сеть с топологией «звезда» – древовидная сеть, в которой имеется ровно один промежуточный узел. В качестве центральной части выступает маршрутизатор либо коммутатор 3 уровня.

Сеть имеет один центральный узел и расходящиеся от него лучами станции с периферийными устройствами на концах (рис. 1.2). В такой сети все станции напрямую связаны с центральным роутером, который управляет потоком сообщений в сети, и сообщения от одной станции к другой можно передавать только через центральный узел.

Рис. 1.2. Схема сети с топологией «звезда»

Расширять звездообразную топологию можно путем подключения вместо одного роутера еще одного коммутатора и присоединения к нему дополнительных машин. Так создается гибридная звездообразная сеть (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Схема гибридной звездообразной сети

Преимущества сети звездообразной топологии состоят в том, что:

• такая сеть допускает простую модификацию и добавление компьютеров, не нарушая остальной ее части;

• центральный роутер звездообразной топологии удобно использовать для диагностики;

• отказ одного компьютера не всегда приводит к остановке всей сети;

• в одной сети допускается применение нескольких типов кабелей.

Недостатки сети со звездообразной топологией заключаются в том, что:

• при отказе центрального маршрутизатора становится неработоспособной вся сеть;

• обычно используются большие по протяженности кабели (зависит от расположения центрального маршрутизатора) и, следовательно, такие сети обходятся дороже, чем сети с иной топологией.

« – сеть, в которой каждый узел связан с двумя другими. Эта сеть является подсистемой старшей сети. В ней каждая станция выступает в роли центрального узла и прямо связана с двумя соседними (рис. 1.4.).

Рис. 1.4. Схема сети с топологией «кольцо»

Топология «Кольцо» чаще всего используется провайдерами интернета для обеспечения бесперебойной работы системы, если основная линия связи с узлом была нарушена.

Сеть гибридной топологии применяется для соединения нескольких сетей между собой, каждая из которых может иметь различную топологию, или для создания конгломератов локальных, региональных и глобальных вычислительных сетей.

Топология реальной сети может повторять одну из приведенных выше или включать их комбинацию.

Топология ЛВС | Телеком Контакт Москва

Топологией ЛВС называется способ соединения элементов в одну сеть. Основных способов соединять элементы в сеть можно выделить пять: «общая шина», «звезда», «кольцо», а также решетистая и ячеистая топологии.

Топология ЛВС «общая шина» подразумевает подключение всех элементов сети к одному кабелю. Существенный минус такой топологии – ненадежность: при обрыве общего кабеля из строя выйдет вся система. Существенный плюс – поломка одного элемента не приведет к остановке работы всей станции.

В топологии ЛВС «звезда» каждый элемент системы самостоятельно подключается к некоему центральному узлу. Как и в случае с «общей шиной», поломка центрального элемента системы мгновенно выведет из строя все подключенные к нему компьютеры, однако сейчас широкое распространение получают дополнительные способы обезопасить топологию с помощью установки специальных реле.

Топология ЛВС «кольцо» осуществляется путем подключения всех элементов системы друг к другу. Таким образом, пакет данных передается от компьютера к компьютеру, пока не найдет своего адресата, и там останавливается. Минусы «кольца» – медлительность, слабая защищенность информации. Плюсы – сравнительная надежность по сравнению с «общей шиной» и «звездой».

В отличие от первых трех, решетистая и ячеистая топологии ЛВС используются достаточно редко ввиду сложности реализации. Внешне граф линий решетистой топологии представляет из себя прямоугольную сетку. Ее плюс – большая надежность.

В ячеистой топологии каждый элемент соединен с несколькими другими элементами этой же станции, с возможностью принятия на себя функции коммутатора. Как и «решетка», ячеистая топология характеризуется высокой надежностью, но при этом – сложностью в настройке и монтаже.

Выбор топологии ЛВС зависит от количества элементов в системе, от сферы деятельности конкретной системы и от ее предназначения. В некоторых случаях чрезмерное усложнение будет идти во вред, но в некоторых оно необходимо с функциональной точки зрения.


Услуги компании Телеком-Контакт

Читайте также:

Лекция 02. Топология локальных сетей.

Состав и конфигурация сетевой аппаратуры в зависимости от топологии сети.

Топология локальных сетей.

Состав и конфигурация сетевой аппаратуры в зависимости от топологии сети.

1. Понятие топологии сети

Общая схема соединения компьютеров в локальные сети называется топологией сети

Топология — это физическая конфигурация сети в совокупности с ее логическими характеристиками. Топология — это стандартный термин, который используется при описании основной компоновки сети. Если понять, как используются различные топологии, то можно будет определить, какими возможностями обладают различные типы сетей.

Существует два основных типа топологий:

  • физическая
  • логическая

Логическая топология описывает правила взаимодействия сетевых станций при передаче данных.

Физическая топология определяет способ соединения носителей данных.

Термин «топология сети» характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. Топология физических связей может принимать разные «геометрические» формы, при этом существенным является не геометрическое расположение кабеля, а лишь наличие связи между узлами (замкнутость/незамкнутость, наличие центра и т.д.).

Топология сети обуславливает ее характеристики.

Выбор той или иной топологии влияет на:

  • состав необходимого сетевого оборудования
  • характеристики сетевого оборудования
  • возможности расширения сети
  • способ управления сетью

Конфигурация сети может быть или децентрализованной (когда кабель «обегает» каждую станцию в сети), или централизованной (когда каждая станция физически подключается к некоторому центральному устройству, распределяющему фреймы и пакеты между станциями). Примером централизованной конфигурации является звезда с рабочими станциями, располагающимися на концах ее лучей. Децентрализованная конфигурация похожа на цепочку альпинистов, где каждый имеет свое положение в связке, а все вместе соединены одной веревкой. Логические характеристики топологии сети определяют маршрут, проходимый пакетом при передаче по сети.

При выборке топологии нужно учитывать, чтобы она обеспечивала надежную и эффективную работу сети, удобное управление потоками сетевых данных. Желательно также, чтобы сеть по стоимости создания и сопровождения получилась недорогой, но в то же время оставались возможности для ее дальнейшего расширения и, желательно, для перехода к более высокоскоростным технологиям связи. Это непростая задача! Чтобы ее решить, необходимо знать, какие бывают сетевые топологии.

По топологии связей различают:

  • сети с топологией «общая шина (шина) «;
  • сети с топологией «звезда»;
  • сети с топологией «кольцо»»;
  • сети с древовидной топологией;
  • сети со смешанной топологией

2. Базовые топологии сети

Существует три базовые топологии, на основе которых строится большинство сетей.

  • шина (bus)
  • звезда (star)
  • кольцо (ring)

«Шиной» называется топология, в которой компьютеры подключены вдоль одного кабеля.

«Звездой» называется топология, в которой компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или концентратора.

«Кольцом» называется топология, если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут в кольцо.

Хотя сами по себе базовые топологии несложны, в реальности часто встречаются довольно сложные комбинации, объединяющие свойства нескольких топологий.

2.1 Топология сети типа «шина» (bus)

В этой топологии все компьютеры соединяются друг с другом одним кабелем. Каждый компьютер присоединяется к общему кабелю, на концах которого устанавливаются терминаторы. Сигнал проходит по сети через все компьютеры, отражаясь от конечных терминаторов.

 

 

Схема топологии сети тип «шина»

Топология «шина» порождается линейной структурой связей между узлами. Аппаратно такая топология может быть реализована, например, путём установки на центральные компьютеры двух сетевых адаптеров. В целях предотвращения отражения сигнала на концах кабеля должны быть установлены терминаторы, поглощающие сигнал.

В сети с топологией «шина» компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов — аппаратных MAC-адресов. Чтобы понять процесс взаимодействия компьютеров по шине, нужно уяснить следующие понятия:

  • передача сигнала
  • отражение сигнала
  • терминатор

1. Передача сигнала

Данные в виде электрических сигналов, передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу. Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть. Однако вывести прямую зависимость между пропускной способностью сети и количеством компьютеров в ней нельзя. Ибо, кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество факторов, в том числе:

  • характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети
  • частота, с которой компьютеры передают данные
  • тип работающих сетевых приложений
  • тип сетевого кабеля
  • расстояние между компьютерами в сети

Шина — пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.

2. Отражение сигнала

Данные, или электрические сигналы, распространяются по всей сети — от одного конца кабеля к другому. Если не предпринимать никаких специальных действий, сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и не позволит другим компьютерам осуществлять передачу. Поэтому, после того как данные достигнут адресата, электрические сигналы необходимо погасить.

3. Терминатор

Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают заглушки (терминаторы, terminators), поглощающие эти сигналы. Все концы сетевого кабеля должны быть к чему-нибудь подключены, например к компьютеру или к баррел-коннектору — для увеличения длины кабеля. К любому свободному (неподключенному ни к чему) концу кабеля должен быть подсоединен терминатор, чтобы предотвратить отражение электрических сигналов.

 

Установка терминатора

Нарушение целостности сети может произойти, если разрыв сетевого кабеля происходит при его физическом разрыве или отсоединении одного из его концов. Возможна также ситуация, когда на одном или нескольких концах кабеля отсутствуют терминаторы, что приводит к отражению электрических сигналов в кабеле и прекращению функционирования сети. Сеть «падает». Сами по себе компьютеры в сети остаются полностью работоспособными, но до тех пор, пока сегмент разорван, они не могут взаимодействовать друг с другом.

У такой топологии сети есть достоинства и недостатки.

Достоинств топологии «шина»:

  • небольшое время установки сети
  • дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств)
  • простота настройки
  • выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети

Недостатки топологии «шина»:

  • такие сети трудно расширять (увеличивать число компьютеров в сети и количество сегментов — отдельных отрезков кабеля, их соединяющих).
  • поскольку шина используется совместно, в каждый момент времени передачу может вести только один из компьютеров.
  • «шина» является пассивной топологией — компьютеры только «слушают» кабель и не могут восстанавливать затухающие при передаче по сети сигналы.
  • надежность сети с топологией «шина» невысока. Когда электрический сигнал достигает конца кабеля, он (если не приняты специальные меры) отражается, нарушая работу всего сегмента сети.

Проблемы, характерные для топологии «шина», привели к тому, что эти сети сейчас уже практически не используются.

Топология сети типа «шина» известна как логическая топология Ethernet 10 Мбит/с.

2.2 Базовая топология сети типа «звезда» (star)

При топологии «звезда» все компьютеры подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub). Каждый компьютер подсоединяется к сети при помощи отдельного соединительного кабеля. Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным.

В «звезде» всегда есть центр, через который проходит любой сигнал в сети. Функции центрального звена выполняют специальные сетевые устройства, причём передача сигнала в них может идти по-разному: в одних случаях устройство направляет данные всем узлам, кроме узла-отправителя, в других устройство анализирует, какому узлу предназначаются данные и направляет их только ему.

Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру.

 

 

Схема топологии сети типа «звезда»

Достоинства типологии «звезда»:

  • выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом
  • хорошая масштабируемость сети
  • лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети
  • высокая производительность сети (при условии правильного проектирования)
  • гибкие возможности администрирования

Недостатки типологии «звезда»:

  • выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом
  • для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий
  • конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

Одна из наиболее распространённых топологий, поскольку проста в обслуживании. В основном используется в сетях, где носителем выступает кабель витая пара. UTP категория 3 или 5. (Категории кабеля «витая пара», которые нумеруются от 1 до 7 и определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины).

Топология типа «звезда» нашла свое отражение в технологии Fast Ethernet6.

2.3 Базовая топология сети типа «кольцо» (ring)

При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у кабеля просто не может быть свободного конца, к которому надо подключать терминатор. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии «шина», здесь каждый компьютер выступает в роли репитера (повторителя), усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.

 

 

Схема сети типа «кольцо»

Функционирование замкнутой топологии «кольцо» основано на передаче маркера.

Маркер – пакет данных, разрешающий компьютеру передавать данные в сеть.

 

Маркер последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, который «хочет» передать данные. Компьютер, желающий начать передачу, «захватывает» маркер, изменяет его, помещает адрес получателя в данные и посылает их по кольцу получателю.

Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя, указанным в данных. После этого принимающий компьютер посылает передающему сообщение, где подтверждает факт приёма данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создаёт новый маркер и возвращает его в сеть.

На первый взгляд, кажется, что передача маркера отнимает много времени, однако на самом деле маркер передвигается практически со скоростью света. В кольце диаметром 200 метров маркер может циркулировать с частотой 10 000 оборотов в секунду.

Достоинства топологии «кольцо»:

  • простота установки
  • практически полное отсутствие дополнительного оборудования
  • возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Недостатки топологии «кольцо»:

  • выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети
  • сложность конфигурирования и настройки
  • сложность поиска неисправностей

Наиболее широкое применение получила в оптоволоконных сетях. Используется в стандартах FDDI8, Token ring9.

3. Другие возможные сетевые топологии

Реальные компьютерные сети постоянно расширяются и модернизируются. Поэтому почти всегда такая сеть является гибридной, т.е. ее топология представляет собой комбинацию нескольких базовых топологий. Легко представить себе гибридные топологии, являющиеся комбинацией «звезды» и «шины», либо «кольца» и «звезды».

3.1 Топология сети типа «дерево» (tree)

Топологию «дерево» (tree), можно рассматривать как объединение нескольких «звезд». Именно эта топология сегодня является наиболее популярной при построении локальных сетей.

 

 

Схема топологии сети типа «дерево»

В древовидной топологии есть корень дерева, от которого произрастают ветви и листья.

Дерево может быть активным или истинным и пассивным. При активном дереве в центрах объединения нескольких линий связи находятся центральные компьютеры, а при пассивном — концентраторы (хабы).

 

 

Рисунок 6 — Схема топологии сети типа «активное дерево»

 

 

Рисунок 7 — Схема топологии сети типа «пассивное дерево»

3.2 Комбинированные топологии сети

Довольно часто применяются комбинированные топологии, среди них наиболее распространены звездно-шинная и звездно-кольцевая.

В звездно-шинной (star-bus) топологии используется комбинация шины и пассивной звезды.

 

Схема комбинированной топологии сети типа «star-bus»

К концентратору подключаются как отдельные компьютеры, так и целые шинные сегменты. На самом деле реализуется физическая топология шина, включающая все компьютеры сети. В данной топологии может использоваться и несколько концентраторов, соединенных между собой и образующих так называемую магистральную, опорную шину. К каждому из концентраторов при этом подключаются отдельные компьютеры или шинные сегменты. В результате получается звездно-шинное дерево. Таким образом, пользователь может гибко комбинировать преимущества шинной и звездной топологий, а также легко изменять количество компьютеров, подключенных к сети. С точки зрения распространения информации данная топология равноценна классической шине.

В случае звездно-кольцевой (star-ring) топологии в кольцо объединяются не сами компьютеры, а специальные концентраторы, к которым в свою очередь подключаются компьютеры с помощью звездообразных двойных линий связи.

 

 

Схема комбинированной топологии сети типа «star-ring»

В действительности все компьютеры сети включаются в замкнутое кольцо, так как внутри концентраторов линии связи образуют замкнутый контур (как показано на рисунке 9). Данная топология дает возможность комбинировать преимущества звездной и кольцевой топологий. Например, концентраторы позволяют собрать в одно место все точки подключения кабелей сети. Если говорить о распространении информации, данная топология равноценна классическому кольцу.

 

3.3 «Сеточная» топология сети

Наконец, следует упомянуть о сетчатой, или сеточной (mesh) топологии, в которой все либо многие компьютеры и другие устройства соединены друг с другом напрямую (рисунок 10).

 

 

Рисунок 10 — Схема сеточной топологии сети

Такая топология исключительно надежна — при обрыве любого канала передача данных не прекращается, поскольку возможно несколько маршрутов доставки информации. Сеточные топологии (чаще всего не полные, а частичные) используются там, где требуется обеспечить максимальную отказоустойчивость сети, например, при объединении нескольких участков сети крупного предприятия или при подключении к Интернету, хотя за это, конечно, приходится платить: существенно увеличивается расход кабеля, усложняется сетевое оборудование и его настройка.

В настоящее время, подавляющее большинство современных сетей используют топологию «звезда» или гибридную топологию, представляющую собой объединение нескольких «звезд» (например, топологию типа «дерево»), и метод доступа к среде передачи CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений).

Фрагмент вычислительной сети

 

Фрагмент вычислительной сети включает основные типы коммуникационного оборудования, применяемого сегодня для образования локальных сетей и соединения их через глобальные связи друг с другом. Для построения локальных связей между компьютерами используются различные виды кабельных систем, сетевые адаптеры, концентраторы-повторители, мосты, коммутаторы и маршрутизаторы. Для подключения локальных сетей к глобальным связям используются специальные выходы (WAN порты) мостов и маршрутизаторов, а также аппаратура передачи данных по длинным линиям – модемы (при работе по аналоговым линиям) или же устройства подключения к цифровым каналам (TA – терминальные адаптеры сетей ISDN, устройства обслуживания цифровых выделенных каналов типа CSU/DSU и т.п.).

Топологии сетей простым языком. Шина, Звезда, Кольцо

Дальше в этой статье я расскажу о них поподробнее. Топологии сетей, какие они бывают, что это и с чем это едят.

Итак: Под топологией сети (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети. Один относительно одного и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, в первую очередь, к локальным сетям. Вкоторых структуру связей можно легко проследить.

В глобальных сетях структура связей обычно спрятана от пользователей не слишком важная. Потому что каждый сеанс связи может выполняться по своему собственному пути.
Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля. А так же озможные и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети.

Топологии сетей: ЗВЕЗДА

Наиболее функциональной и стабильной на сегодняшний день является локальная вычислительная сеть (ЛВС, LAN -Local Area Network), имеющая топологию «Звезда» (см. рис. 1), при использовании которой каждый компьютер сети подклю­чается к особому устройству, называемому концентратором (hub) или коммутатором {switch).

Преимуществом этой топо­логии является ее устойчивость к повреждениям кабеля — при обрыве одного соединяющего кабеля (сегмента сети) переста­ет работать только один из элементов сети и поиск поврежде­ния значительно упрощается.

Кроме этого, данная топология позволяет производить расширение сети, при котором не за­трагивается текущая структура. Например, для добавления или соединения двух сетей достаточно соединить одним кабе­лем коммутаторы (при этом используется метод каскадирова­ния, см. ниже).

Рис. 1. ЛВС с топологией «Звезда»

Топологии сетей: ОБЩАЯ ШИНА

При использовании топологии с общей шиной (см. рис. 2) компьютеры соединяются в одну линию, по концам которой устанавливают терминаторы — специальные сопротивления.

Рис. 2. ЛВС с топологией «Общая шина»

Преимущества такого построения ЛВС заключаются в про­стоте организации сети. Недостатком является низкая устойчивость к  повреждениям. При любом повреждении кабеля вся сеть перестает работать. А поиск неисправности представляется весьма длительным.

Топологии сетей: КОЛЬЦО

При такой топологии узлы сети образуют кольцо, т.е. концы кабеля соединили друг с другом (см. рис. 3). Каждый узел сети был соединен с двумя соседними. Преимуществом кольцевой топологии является ее достаточно высокая надежность, полу­чаемая за счет избыточности сети.

Однако стоимость такой ЛВС высока. За счет расходов на адаптеры, кабели и дополни­тельные приспособления, обеспечивающие работу сети.

Рис. 3. ЛВС с топологией «Кольцо»

В настоящее время для построения локальных сетей, в том числе и домашних, используется топология «Звезда», по­скольку она заложена в основу технологии FastEthernet, ко­торая обеспечивает высокую надежность и быстрый обмен информацией.

Две другие топологии используются или в очень старых сетях, или в каких-либо исключительных ситуа­циях.

Просмотров сегодня: 659

Топология компьютерной сети — сетка, звезда, шина, кольцо и гибрид

Геометрическое представление того, как компьютеры связаны друг с другом, называется топологией. Существует пять типов топологии — сетка, звезда, шина, кольцо и гибрид.

Типы топологии

В компьютерных сетях существует пять типов топологии:


1. Топология сетки
2. Звездная топология
3. Топология шины
4. Кольцевая топология
5. Гибридная топология

Топология сетки


В ячеистой топологии каждое устройство подключается ко всем остальным устройствам в сети через выделенный двухточечный канал.Когда мы говорим «выделенный», это означает, что по каналу передаются данные только для двух подключенных устройств. Допустим, у нас есть n устройств в сети, тогда каждое устройство должно быть связано с (n-1) устройствами сети. Количество ссылок в сетчатой ​​топологии из n устройств будет n (n-1) / 2.

Преимущества топологии сетки

1. Нет проблем с трафиком данных, так как существует выделенный канал между двумя устройствами, что означает, что канал доступен только для этих двух устройств.
2. Ячеистая топология является надежной и устойчивой, поскольку отказ одного канала не влияет на другие каналы и связь между другими устройствами в сети.
3. Ячеистая топология безопасна, поскольку существует связь точка-точка, поэтому несанкционированный доступ невозможен.
4. Обнаружение неисправностей очень просто.

Недостатки топологии Mesh

1. Количество проводов, необходимых для подключения каждой системы, утомительно и головно.
2. Поскольку каждое устройство должно быть связано с другими устройствами, количество требуемых портов ввода-вывода должно быть огромным.
3. Проблемы с масштабируемостью из-за того, что устройство не может быть подключено к большому количеству устройств с помощью выделенного канала точка-точка.

Звездная топология


В звездообразной топологии каждое устройство в сети подключено к центральному устройству, называемому концентратором. В отличие от топологии Mesh, звездообразная топология не допускает прямого обмена данными между устройствами, устройство должно взаимодействовать через концентратор. Если одно устройство хочет отправить данные на другое устройство, оно должно сначала отправить данные на концентратор, а затем концентратор передать эти данные на назначенное устройство.

Преимущества топологии «звезда»

1. Менее дорого, потому что каждому устройству нужен только один порт ввода-вывода и его необходимо подключать к концентратору с помощью одного канала.
2. Легче установить
3. Требуется меньше кабелей, потому что каждое устройство необходимо подключать только к концентратору.
4. Надежный: если одна ссылка не работает, другие ссылки будут работать нормально.
5. Простое обнаружение неисправностей, поскольку связь может быть легко идентифицирована.

Недостатки топологии звезда

1. Если хаб выходит из строя, все выходит из строя, ни одно из устройств не может работать без хаба.
2. Концентратор требует больше ресурсов и регулярного обслуживания, потому что это центральная система звездообразной топологии.

Топология шины


В шинной топологии есть главный кабель, и все устройства подключаются к этому основному кабелю через линии ответвления. Существует устройство, называемое краном, которое соединяет линию ответвления с основным кабелем. Поскольку все данные передаются по основному кабелю, существует ограничение на количество линий ответвления и расстояние, которое может иметь основной кабель.

Преимущества шинной топологии

1. Простая установка, каждый кабель должен быть соединен с магистральным кабелем.
2.Требуется меньше кабелей, чем в топологии Mesh и Star

Недостатки шинной топологии

1. Трудно обнаруживать неисправности.
2. Не масштабируется, поскольку существует ограничение на количество узлов, которое вы можете подключить с помощью магистрального кабеля.

Кольцевая топология


В кольцевой топологии каждое устройство связано с двумя устройствами по обе стороны от него. Устройство имеет два выделенных канала связи «точка-точка» с устройствами по обе стороны от него. Эта структура образует кольцо, поэтому она известна как кольцевая топология.Если устройство хочет отправить данные на другое устройство, оно отправляет данные в одном направлении, каждое устройство в кольцевой топологии имеет ретранслятор, если полученные данные предназначены для другого устройства, ретранслятор пересылает эти данные, пока предполагаемое устройство не получит их.

Преимущества кольцевой топологии

1. Простота установки.
2. Управление проще, поскольку для добавления или удаления устройства из топологии требуется изменить только две ссылки.

Недостатки кольцевой топологии

1.Сбой связи может привести к отказу всей сети, поскольку сигнал не будет продвигаться вперед из-за сбоя.
2. Проблемы с трафиком данных, поскольку все данные циркулируют по кольцу.

Гибридная топология


Комбинация двух или более топологий называется гибридной топологией. Например, сочетание звездообразной и ячеистой топологии известно как гибридная топология.

Преимущества гибридной топологии

1. Мы можем выбрать топологию на основе требований, например, масштабируемость является нашей задачей, тогда мы можем использовать топологию звезды вместо технологии шины.
2. Масштабируемость, поскольку мы можем в дальнейшем соединять другие компьютерные сети с существующими сетями с другой топологией.

Недостатки гибридной топологии

1. Обнаружение неисправности затруднено.
2. Установка затруднена.
3. Конструкция сложна, поэтому обслуживание требует больших затрат и, следовательно, дорого.

Преимущества и недостатки шинной топологии

Преимущества и недостатки шинной топологии

Шинная топология:
Альтернативно упоминаемая как линейная топология, шинная топология может даже быть специфической топологией, в которой каждый компьютер и сетевое устройство подключены к минимум один кабель или магистраль.В общем, термин относится к тому, как различные устройства подтверждаются в сети. в расчете на сетевую карту, для их соединения используется коаксиальный кабель или сетевой кабель RJ-45.

Топология шины передает данные по кабелю. поскольку данные достигают каждого узла, узел проверяет адрес назначения (MAC / IP-адрес), чтобы определить, совпадает ли он с их адресом. Если адрес не совпадает с узлом, узел больше ничего не делает. Но если адреса узла совпадают с адресами, содержащимися в данных, они обрабатываются на основе знаний.В шине связь между узлами осуществляется через сетевой кабель.

Преимущества шинной топологии:

  • Это самая простая сетевая топология для линейного подключения периферийных устройств или компьютеров.
  • Очень эффективно работает в небольшой сети.
  • Требуемая длина кабеля меньше, чем при топологии «звезда».
  • В этой сети легко подключать или отключать устройства, не влияя на другие устройства.
  • Очень экономично по сравнению с другой топологией сети i.е. сетка и звезда
  • Топология понятна.
  • Легко расширить, соединив два кабеля вместе.

Недостатки шинной топологии:

  • Шинная топология не подходит для больших сетей.
  • Выявление проблемы затрудняется, если вся сеть выходит из строя.
  • Устранение неполадок отдельных устройств очень сложно.
  • На обоих концах основного кабеля необходимы терминаторы.
  • Дополнительные устройства замедляют работу сети.
  • Если главный кабель поврежден, вся сеть выйдет из строя или разделится на две части.
  • Потеря пакетов велика.
  • Эта сетевая топология очень медленная по сравнению с другими топологиями.

Глава 5: Топология

Что такое топология?

Физическая топология сети относится к конфигурации кабелей, компьютеров и других периферийных устройств. Не следует путать физическую топологию с логической топологией, которая является методом передачи информации между рабочими станциями.Логическая топология обсуждалась в главе «Протокол».

Основные типы физических топологий

В следующих разделах обсуждаются физические топологии, используемые в сетях, и другие связанные темы.

Топология линейной шины состоит из основного участка кабеля с терминаторами на каждом конце (см. Рис. 1). Все узлы (файловый сервер, рабочие станции и периферийные устройства) подключены к линейному кабелю.

Инжир.1. Топология линейной шины

Преимущества топологии линейной шины

  • Простое подключение компьютера или периферийного устройства к линейной шине.
  • Требуется меньшая длина кабеля, чем при топологии «звезда».

Недостатки топологии линейной шины

  • Вся сеть отключается при обрыве основного кабеля.
  • Терминаторы необходимы на обоих концах магистрального кабеля.
  • Трудно определить проблему, если отключается вся сеть.
  • Не предназначен для использования в качестве отдельного решения в большом здании.

В топологии «звезда» каждый узел (файловый сервер, рабочие станции и периферийные устройства) подключен непосредственно к центральному сетевому концентратору, коммутатору или концентратору (см. Рис. 2).

Данные в звездообразной сети проходят через концентратор, коммутатор или концентратор, прежде чем перейти к месту назначения.Концентратор, коммутатор или концентратор управляет всеми функциями сети и контролирует их. Он также действует как повторитель для потока данных. Эта конфигурация типична для кабеля витая пара; однако его также можно использовать с коаксиальным или оптоволоконным кабелем.

Рис. 2. Топология звезды.

Преимущества звездообразной топологии

  • Простота установки и подключения.
  • Нет сбоев в сети при подключении или удалении устройств.
  • Легко обнаруживать неисправности и удалять детали.

Недостатки звездообразной топологии

  • Требует большей длины кабеля, чем при линейной топологии.
  • При выходе из строя концентратора, коммутатора или концентратора подключенные узлы отключаются.
  • Дороже, чем топологии с линейной шиной из-за стоимости концентраторов и т. Д.

Топология дерева сочетает в себе характеристики топологий линейной шины и звезды.Он состоит из групп рабочих станций с конфигурацией «звезда», подключенных к магистральному кабелю линейной шины (см. Рис. 3). Древовидные топологии позволяют расширять существующую сеть и позволяют школам настраивать сеть в соответствии со своими потребностями.

Рис. 3. Топология дерева

Преимущества топологии дерева

  • Двухточечная проводка для отдельных сегментов.
  • Поддерживается несколькими поставщиками оборудования и программного обеспечения.

Недостатки древовидной топологии

  • Общая длина каждого сегмента ограничена типом используемого кабеля.
  • Если магистральная линия разрывается, весь сегмент выходит из строя.
  • Более сложная в настройке и подключении, чем в других топологиях.

5-4-3 Правило

При настройке топологии дерева с использованием протокола Ethernet следует учитывать правило 5-4-3.Один из аспектов протокола Ethernet требует, чтобы сигнал, передаваемый по сетевому кабелю, достигал каждой части сети в течение определенного промежутка времени. Каждый концентратор или повторитель, через который проходит сигнал, добавляет небольшое количество времени. Это приводит к правилу, согласно которому между любыми двумя узлами в сети может быть максимум 5 сегментов, подключенных через 4 повторителя / концентратора. Кроме того, только 3 из сегментов могут быть заполненными (магистральными) сегментами, если они выполнены из коаксиального кабеля. Заполненный сегмент — это сегмент, к которому прикреплен один или несколько узлов.На рисунке 4 соблюдается правило 5-4-3. Два самых дальних узла в сети имеют 4 сегмента и 3 повторителя / концентратора между ними.

ПРИМЕЧАНИЕ. Это правило не применяется к другим сетевым протоколам или сетям Ethernet, где используются все оптоволоконные кабели или комбинация оптоволоконной магистрали с кабелями UTP. Если используется комбинация оптоволоконной магистрали и кабеля UTP, это правило будет преобразовано в правило 7-6-5. Скорость сетевых коммутаторов значительно улучшена по сравнению со старыми технологиями, и при этом следует приложить все усилия, чтобы ограничить прохождение сегмента сети. эффективная коммутация может позволить пройти гораздо большее количество сегментов с минимальным влиянием на сеть или без него.

  • Деньги . Сеть с линейной шиной может быть наименее затратным способом установки сети; вам не нужно покупать концентраторы.
  • Необходимая длина кабеля . В сети с линейной шиной используются более короткие кабели.
  • Будущий рост . При звездообразной топологии расширение сети легко выполняется путем добавления еще одного концентратора.
  • C тип .Самый распространенный кабель в школах — это неэкранированная витая пара, которая чаще всего используется с топологией «звезда».

Сводная диаграмма

Физическая топология Общий кабель Общий протокол
Линейный автобус Витая пара
Coaxial
Fiber		 Ethernet
Звезда Витая пара
Fiber		 Ethernet
Дерево Витая пара
Coaxial
Fiber		 Ethernet

Топология шины — схема, преимущества и недостатки

Различные устройства связи подключаются к сети для создания надежной сети связи.Устройства, подключенные к сети связи, называются «узлами». Эти узлы связаны через «Ссылки». Расположение этих элементов в сети связи задается топологией сети. LAN — это пример сетевой топологии. Здесь каждый узел подключен к различным другим узлам через физические каналы. Когда эти связи отображаются графически, они образуют геометрический узор, который показывает физическую топологию сети. Эта физическая топология дает размещение различных сетевых элементов.Топология шины, кольцевая топология, звездообразная топология и т. Д. — вот некоторые из примеров физической топологии.

Что такое топология шины?

Определение топологии шины — это одна из простейших физических топологий, используемых для сети. Эта топология широко используется для локальной сети. В этой топологии все узлы соединены одним кабелем, известным как «Магистраль». Если этот Магистральный кабель поврежден, вся сеть выходит из строя.


Схема топологии шины

Шинная сеть очень проста в установке и обслуживании.По сравнению с другими сетевыми топологиями, требуется меньше кабелей. Одним из примеров топологии шины является соединение Ethernet.

Топология шины в компьютерной сети

В компьютерных сетях несколько компьютеров соединены друг с другом через канал. Эти компьютеры в сети известны как узлы. Они подключаются по кабелю или по беспроводной радиосвязи. Эти компьютеры, подключенные к сети, совместно используют ресурсы, такие как файлы, доступ к сети, принтеры и т. Д. Подключившись к сети, компьютер может выполнять множество задач.

В топологии шины, используемой в компьютерных сетях, все компьютеры соединяются одним кабелем. Обычно для топологии шины используется кабель Ethernet. В этой топологии информация, предназначенная для последнего узла, должна пройти через все компьютеры, присутствующие в сети. Если этот кабель поврежден, соединение всех компьютеров будет потеряно.

Вместо кабеля можно использовать сетевую карту, коаксиальный кабель или RJ-47 в зависимости от типа компьютеров, используемых в сети.Когда топология шины имеет только две конечные точки, она называется линейной топологией. В топологии шины данные передаются только в одном направлении.

Здесь узел, который передает данные, известен как Хост. Все компьютеры, подключенные к сети, получат весь сетевой трафик. Каждому узлу дается одинаковый приоритет для передачи данных. Узлы используют технологию доступа к среде передачи данных, такую ​​как мастер шины, для совместного использования шины.

Преимущества и недостатки

Преимущества —

  • Конструкция очень проста.
  • Требуется меньше кабелей по сравнению с другими топологиями.
  • Каждый для небольших сетей.
  • Его легко расширить, просто соединив два кабеля вместе.
  • Очень экономично.

Недостатки —

  • Сеть стоит на одном кабеле. Таким образом, при повреждении этого кабеля вся сеть падает.
  • Поскольку трафик распределяется между всеми узлами в сети, производительность сети снижается по мере увеличения трафика.
  • С этим методом сложно найти недостатки и неисправности в сети.
  • Потеря пакетов велика.
  • Эта топология очень медленная по сравнению с другими топологиями.

Разница между топологией «шина» и «звезда»

В топологии «шина» все компьютеры соединены одним кабелем, тогда как в сети «звезда» компьютеры подключены к центральному концентратору, который косвенно соединяет все компьютеры в сети.

В топологии шины только один хост может передавать данные за раз, только когда шина свободна.В звездообразной сети данные должны проходить через центральный концентратор, прежде чем достигнут узла-получателя. Топология «звезда» дороже, чем топология «шина».

В звездообразной топологии отказ одного компьютера не влияет на другие компьютеры в сети. Топология звезды очень надежна по сравнению с топологией шины.

Топологию «звезда» легко устранить при отказе хоста. Устранение неисправностей в топологии шины очень сложно, так как каждый узел должен быть проверен. В сеть Bus легко добавить любое количество узлов, тогда как в сети Star можно добавить только ограниченное количество узлов.

С увеличением количества узлов производительность сети в шинной сети снижается, чего не происходит в звездообразной сети.

В зависимости от типа требуемой сети и типа устройств, подключенных к сети, вводятся различные сетевые топологии. Наиболее часто используемая топология сегодня — это топология свернутого кольца. В шинной сети отказ одного узла приводит к выходу из строя всей сети?

Шина, кольцо, звезда, сетка, дерево, P2P, гибрид

Что такое топология?

Сетевые топологии описывают методы, в которых отображаются все элементы сети.Термин топология относится как к физическому, так и к логическому расположению сети.

В этом руководстве по топологии сети мы объясним:

Типы сетевых топологий

Два основных типа сетевых топологий: 1) Физическая топология 2) Логическая топология

Физическая топология:

Этот тип сети является фактическое расположение компьютерных кабелей и других сетевых устройств

Логическая топология:

Логическая топология дает представление о физическом устройстве сети.

Различные типы физических топологий:

  • Топология P2P
  • Топология шины
  • Кольцевая топология
  • Звездообразная топология
  • Древовидная топология
  • Ячеистая топология
  • Гибридная топология
Подробное описание топологии сети. :

Точка-точка

Топология точка-точка — самая простая из всех сетевых топологий. В этом методе сеть состоит из прямого соединения между двумя компьютерами.

Схема топологии P2P

Преимущества:

  • Это быстрее и надежнее, чем другие типы подключений, поскольку существует прямое подключение.
  • Нет необходимости в сетевой операционной системе
  • Не нужен дорогой сервер, поскольку для доступа к файлам используются отдельные рабочие станции
  • Нет необходимости в каких-либо выделенных сетевых специалистах, потому что каждый пользователь устанавливает свои права

Недостатки:

  • Самый большой недостаток в том, что он может использоваться только для небольших помещений, где компьютеры находятся в непосредственной близости.
  • Вы не можете создавать резервные копии файлов и папок централизованно
  • Нет никакой безопасности, кроме разрешений. Пользователям часто не требуется входить в систему на своих рабочих станциях.

Топология шины

Схема топологии шины

Топология шины использует один кабель, который соединяет все включенные узлы. Главный кабель действует как стержень для всей сети. Один из компьютеров в сети действует как компьютерный сервер. Когда он имеет две конечные точки, это называется топологией линейной шины.

Преимущества:

Вот плюсы / преимущества использования шинной топологии:

  • Стоимость кабеля намного ниже по сравнению с другой топологией, поэтому он широко используется для построения небольших сетей.
  • Известны для сетей LAN, потому что они недороги и просты в установке.
  • Он широко используется, когда сетевая установка небольшая, простая или временная.
  • Это одна из пассивных топологий. Таким образом, компьютеры на шине только прослушивают отправляемые данные, которые не несут ответственности за передачу данных с одного компьютера на другой.

Недостатки:

Минусы / недостатки шинной топологии:

  • В случае выхода из строя общего кабеля вся система выйдет из строя.
  • Когда сетевой трафик высок, в сети возникают коллизии.
  • Когда сетевой трафик высок или узлов слишком много, время работы сети значительно снижается.
  • Кабели всегда имеют ограниченную длину.

Кольцевая топология

Схема кольцевой топологии

В кольцевой сети каждое устройство имеет ровно два соседних устройства для связи.Это называется кольцевой топологией, поскольку ее образование похоже на кольцо. В этой топологии каждый компьютер подключен к другому компьютеру. Здесь последний узел объединен с первым.

Эта топология использует токен для передачи информации от одного компьютера к другому. В этой топологии все сообщения проходят через кольцо в одном направлении.

Преимущества:

Вот плюсы / преимущества кольцевой топологии:

  • Простота установки и перенастройки.
  • Для добавления или удаления кольцевой топологии устройства необходимо переместить только два соединения.
  • В кольцевой топологии процесс устранения неполадок затруднен.
  • Отказ одного компьютера может нарушить работу всей сети.
  • Обеспечивает равный доступ ко всем компьютерам в сети
  • Более быстрая проверка и подтверждение ошибок.

Недостатки:

Вот недостатки / минусы кольцевой топологии:

  • Однонаправленный трафик.
  • Обрыв одного кольца может привести к поломке всей сети
  • Современные высокоскоростные локальные сети сделали эту топологию менее популярной.
  • В кольце все время циркулируют топологические сигналы, что приводит к нежелательному потреблению энергии.
  • Устранение неполадок в кольцевой сети очень сложно.
  • Добавление или удаление компьютеров может нарушить сетевую активность.

Звездная топология

Схема звездообразной топологии

В звездообразной топологии все компьютеры соединяются с помощью концентратора. Этот кабель называется центральным узлом, и все остальные узлы подключаются с помощью этого центрального узла.Он наиболее популярен в сетях LAN, так как недорогой и простой в установке.

Преимущества:

Вот плюсы / преимущества стартовой топологии:

  • Простота устранения неполадок, настройки и изменения.
  • Затронуты только те узлы, которые вышли из строя. Остальные узлы все еще работают.
  • Высокая производительность при небольшом количестве узлов и очень низком сетевом трафике.
  • В звездообразной топологии добавление, удаление и перемещение устройств очень просто.

Недостатки:

Вот минусы / недостатки использования Star:

  • При выходе из строя концентратора или концентратора подключенные узлы отключаются.
  • Установка звездообразной топологии требует больших затрат.
  • Плотный сетевой трафик иногда может значительно замедлить работу шины.
  • Производительность зависит от емкости концентратора
  • Поврежденный кабель или отсутствие надлежащей оконечной нагрузки может вывести сеть из строя.

Ячеистая топология

Ячеистая топология имеет уникальный сетевой дизайн, в котором каждый компьютер в сети подключается друг к другу. Он устанавливает соединение P2P (точка-точка) между всеми устройствами сети.Он предлагает высокий уровень резервирования, поэтому даже в случае выхода из строя одного сетевого кабеля данные все равно имеют альтернативный путь к месту назначения.

Типы топологии сетки:

  • Топология частичной сетки: В этом типе топологии большинство устройств подключаются почти так же, как полная топология. Единственная разница в том, что несколько устройств связаны всего с двумя или тремя устройствами.
Топология частично подключенной сетки
  • Топология полной сетки: В этой топологии все узлы или устройства напрямую связаны друг с другом.
Полностью подключенная топология Mesh

Преимущества:

Вот плюсы / преимущества топологии Mesh

  • Сеть может быть расширена без прерывания работы текущих пользователей.
  • Требуются дополнительные возможности по сравнению с другими топологиями LAN.
  • Сложная реализация.
  • Нет проблем с трафиком, поскольку узлы имеют выделенные каналы.
  • Он имеет несколько каналов, поэтому, если какой-либо один маршрут заблокирован, для передачи данных следует использовать другие маршруты.
  • Ссылки P2P упрощают процесс выявления неисправностей.
  • Это поможет вам избежать вероятности сбоя сети, подключив все системы к центральному узлу.

Недостатки:

  • Установка сложна, потому что каждый узел подключен к каждому узлу.
  • Специальные ссылки помогут вам решить проблему с трафиком.
  • Ячеистая топология надежна.
  • Каждая система имеет свою конфиденциальность и безопасность
  • Это дорого из-за использования большего количества кабелей. Нет правильного использования систем.
  • Требуется больше места для выделенных ссылок.
  • Из-за большого количества кабелей и количества входов-выходов его внедрение является дорогостоящим.
  • Для прокладки кабелей требуется большое пространство.

Древовидная топология

Древовидная топология

Древовидная топология имеет корневой узел, и все остальные узлы связаны между собой, образуя иерархию. Это также известно как иерархическая топология. Эта топология объединяет различные звездообразные топологии вместе на одной шине, поэтому она известна как топология звездообразной шины.Древовидная топология — это очень распространенная сеть, похожая на топологию шины и звезды.

Преимущества:

Вот плюсы / преимущества древовидной топологии:

  • Отказ одного узла никогда не влияет на остальную сеть.
  • Расширение узла выполняется легко и быстро.
  • Обнаружение ошибки — простой процесс
  • Легко управлять и поддерживать

Недостатки:

Минусы / недостатки древовидной топологии:

  • Топология с сильным кабелем
  • Если добавлено больше узлов, тогда его обслуживание затруднено
  • При выходе из строя концентратора или концентратора подключенные узлы также отключаются.

Гибридная топология

Гибридная топология

Гибридная топология объединяет две или более топологии. Вы можете видеть в приведенной выше архитектуре таким образом, что результирующая сеть не демонстрирует одну из стандартных топологий.

Например, как вы можете видеть на изображении выше, в офисе в одном отделе используется топология Star и P2P. Гибридная топология всегда создается, когда соединены две разные базовые сетевые топологии.

Преимущества:

Вот преимущества / плюсы использования гибридной топологии:

  • Предлагает самый простой метод обнаружения ошибок и устранения неполадок
  • Высокоэффективная и гибкая сетевая топология
  • Масштабируемость позволяет увеличить размер сети

Недостатки:

  • Разработка гибридной топологии сложна
  • Это один из самых затратных процессов

Как выбрать топологию сети?

Вот некоторые важные соображения для выбора наилучшей топологии для создания сети в вашей организации:

  • Шинная топология, безусловно, является наименее затратной при установке сети.
  • Если вы хотите использовать более короткий кабель или планируете расширить сеть в будущем, то звездообразная топология — лучший выбор для вас.
  • Полностью ячеистая топология теоретически является идеальным выбором, поскольку каждое устройство подключено к любому другому устройству.
  • Если вы хотите использовать для работы в сети кабель витой пары, вам следует строить звездообразную топологию.

Сводка

один кабель, который соединяет все включенные узлы
Топология Что это такое Изображение
P2P Сеть состоит из прямого соединения между двумя компьютерами
Ring Каждое устройство имеет ровно два соседних устройства для связи
Star Все компьютеры подключаются с помощью концентратора.
Сетка Ячеистая топология имеет уникальный сетевой дизайн, в котором каждый компьютер в сети подключается друг к другу.
Дерево Топологии дерева имеют корневой узел, и все остальные узлы связаны между собой, образуя иерархию.
Гибридная топология Гибридная топология объединяет две или более топологии

Типы сетевой топологии в компьютерных сетях

Топология сети — это схематическое описание устройства сети, соединяющего различные узлы (отправитель и получатель) посредством линий связи.

Топология шины

Шинная топология — это тип сети, в котором каждый компьютер и сетевое устройство подключены к одному кабелю. Когда у него ровно две конечные точки, это называется топологией линейной шины .

Особенности топологии шины
  1. Он передает данные только в одном направлении.
  2. Каждое устройство подключено к одному кабелю
Преимущества шинной топологии
  1. Это рентабельно.
  2. Кабель требуется меньше всего по сравнению с другой топологией сети.
  3. Используется в небольших сетях.
  4. Это легко понять.
  5. Легко расширяется, соединяя два кабеля вместе.
Недостатки шинной топологии
  1. Кабели выходят из строя, затем выходит из строя вся сеть.
  2. Если сетевой трафик большой или количество узлов больше, производительность сети снижается.
  3. Кабель имеет ограниченную длину.
  4. Это медленнее, чем кольцевая топология.

КОЛЬЦО Топология

Это называется кольцевой топологией, потому что она образует кольцо, когда каждый компьютер подключается к другому компьютеру, причем последний подключен к первому. Ровно по два соседа на каждое устройство.

Особенности кольцевой топологии
  1. Ряд повторителей используется для кольцевой топологии с большим количеством узлов, потому что, если кто-то хочет отправить некоторые данные на последний узел в кольцевой топологии со 100 узлами, тогда данные должны будут пройти через 99 узлов, чтобы достичь 100 узел.Следовательно, для предотвращения потери данных в сети используются повторители.
  2. Передача является однонаправленной, но ее можно сделать двунаправленной, имея 2 соединения между каждым сетевым узлом, это называется Dual Ring Topology .
  3. В топологии двойного кольца образуются две кольцевые сети, и поток данных в них идет в противоположном направлении. Кроме того, если одно кольцо выходит из строя, второе кольцо может действовать как резервное, чтобы поддерживать сеть в рабочем состоянии.
  4. Данные передаются последовательно, бит за битом.Передаваемые данные должны пройти через каждый узел сети до узла назначения.
Преимущества кольцевой топологии
  1. На передающую сеть не влияет высокий трафик или добавление дополнительных узлов, так как только узлы, имеющие токены, могут передавать данные.
  2. Недорого в установке и расширении
Недостатки кольцевой топологии
  1. Устранение неполадок в кольцевой топологии затруднено.
  2. Добавление или удаление компьютеров нарушает сетевую активность.
  3. Отказ одного компьютера нарушает работу всей сети.

Топология STAR

В топологии этого типа все компьютеры подключены к одному концентратору с помощью кабеля. Этот концентратор является центральным узлом, а все остальные узлы подключены к центральному узлу.

Особенности звездообразной топологии
  1. Каждый узел имеет собственное выделенное соединение с концентратором.
  2. Концентратор действует как ретранслятор для потока данных.
  3. Может использоваться с витой парой, оптоволоконным или коаксиальным кабелем.
Преимущества звездообразной топологии
  1. Высокая производительность при небольшом количестве узлов и небольшом сетевом трафике.
  2. Hub можно легко модернизировать.
  3. Легко устранить неполадки.
  4. Простота настройки и модификации.
  5. Затронут только тот узел, который вышел из строя, остальные узлы могут работать без сбоев.
Недостатки звездообразной топологии
  1. Стоимость установки высока.
  2. Дорого в использовании.
  3. Если концентратор выходит из строя, вся сеть останавливается, потому что все узлы зависят от концентратора.
  4. Производительность зависит от концентратора, то есть зависит от его емкости

Топология MESH

Это соединение точка-точка с другими узлами или устройствами. Все сетевые узлы связаны друг с другом. Mesh имеет n (n-1) / 2 физических каналов для связи n устройств.

Существует два метода передачи данных по топологии Mesh:

  1. Маршрут
  2. Наводнение

Топология MESH: маршрутизация

При маршрутизации узлы имеют логику маршрутизации в соответствии с требованиями сети.Подобно логике маршрутизации, позволяющей направлять данные для достижения пункта назначения с использованием кратчайшего расстояния. Или логика маршрутизации, которая имеет информацию о неработающих ссылках и позволяет избежать этих узлов и т. Д. У нас даже может быть логика маршрутизации для перенастройки неисправных узлов.

Топология MESH: наводнение

При лавинной рассылке одни и те же данные передаются на все сетевые узлы, поэтому логика маршрутизации не требуется. Сеть надежна, и потеря данных маловероятна. Но это приводит к нежелательной нагрузке на сеть.

Типы топологии сетки
  1. Частичная топология ячеистой сети: В этой топологии некоторые системы подключены таким же образом, как ячеистая топология, но некоторые устройства подключены только к двум или трем устройствам.
  2. Полная топология Mesh: Все узлы или устройства подключены друг к другу.
Особенности топологии сетки
  1. Полностью подключен.
  2. Прочный.
  3. Не гибкий.
Преимущества топологии сетки
  1. Каждое соединение может нести свою собственную загрузку данных.
  2. Он прочный.
  3. Неисправность легко диагностируется.
  4. Обеспечивает безопасность и конфиденциальность.
Недостатки топологии сетки
  1. Установка и настройка затруднены.
  2. Стоимость кабеля больше.
  3. Требуется объемная проводка.

Топология ДЕРЕВО

Он имеет корневой узел, и все остальные узлы подключены к нему, образуя иерархию.Это также называется иерархической топологией. Он должен иметь как минимум три уровня иерархии.

Особенности топологии дерева
  1. Идеально, если рабочие места расположены группами.
  2. Используется в глобальной сети.
Преимущества топологии дерева
  1. Расширение шинной и звездообразной топологий.
  2. Расширение узлов возможно и легко.
  3. Простое управление и обслуживание.
  4. Обнаружение ошибок выполняется легко.
Недостатки древовидной топологии
  1. Сильно телеграфировано.
  2. Дорогой.
  3. Если добавлено больше узлов, обслуживание затруднено.
  4. Отказ центрального концентратора, отказ сети.

HYBRID Топология

Это два разных типа топологий, которые представляют собой смесь двух или более топологий. Например, если в офисе в одном отделе используется кольцевая топология, а в другом — звездообразная топология, соединение этих топологий приведет к гибридной топологии (кольцевой топологии и звездообразной топологии).

Особенности гибридной топологии
  1. Это комбинация двух топологий
  2. Наследует достоинства и недостатки включенных топологий
Преимущества гибридной топологии
  1. Надежность, так как обнаружение ошибок и устранение неисправностей очень просты.
  2. Действует.
  3. Масштабируемость за счет простого увеличения размера.
  4. Гибкий.
Недостатки гибридной топологии
  1. Комплекс по дизайну.
  2. Дорогой.

Топология сети | Общие примеры, используемые в современной ИТ-среде

Во многом так же, как топография описывает расположение земли для наземных сред, топология используется для описания компоновки компьютерной сети: какие компоненты физически или виртуально связаны с какими, как эти соединения устанавливаются или сохраняются, и скоро.

Учитывая количество различных требований, которым удовлетворяют сети, неудивительно, что существует несколько различных топологий сети (множественная форма топологии), которые широко используются — каждая со своими характеристиками и особыми преимуществами. или недостатки.

В этой статье мы более подробно рассмотрим топологию сети и типы, наиболее широко используемые в современных ИТ-средах.

Как определяется топология сети

Топология сети описывает способ ее организации, включая все ее узлы или точки пересечения, а также линии, соединяющие различные элементы сети. Топологии обычно изображаются в схематической или схематической форме, с символами или значками, представляющими узлы, и линиями, изображающими соединения или трассы кабеля.

Тип передачи / связи и протоколы, используемые при установлении соединений, могут быть описаны топологией сигнала или логической сети. Фактическая геометрическая конфигурация рабочих станций и кабелей описывается топологией физической сети. Топологии физических сетей бывают разных форм, как описано в следующих разделах.

Топология шинной сети

Топология шинной сети опирается на общую основу (которая может принимать форму основного кабеля или магистрали для системы) для соединения всех устройств в сети.Этот основной кабель или шина образуют общую среду связи, к которой любое устройство может подключиться или подключиться через интерфейсный разъем. Если только две конечные точки образуют сеть, подключаясь к одному кабелю, это называется топологией линейной шины.

Все устройства в сети эффективно подключены друг к другу, поэтому любое сообщение, отправленное устройством на шину, становится видимым для всех других устройств, но только конкретное устройство, для которого предназначено сообщение, должно получить доступ и обработать его.Данные обычно передаются только в одном направлении.

Топологии шинной сети

, основанные на кабелях Ethernet, относительно просты и экономичны в установке, хотя их длина ограничена максимально доступной длиной кабеля. Расширение может быть достигнуто путем соединения двух шинных кабелей вместе, но эта топология лучше всего работает с ограниченным количеством устройств (обычно 12 устройств или меньше на одной шине). Система полагается на свой основной кабель для стабильности — и если он выходит из строя, то отключается вся сеть.

Топология сети типа «звезда»

В топологии сети «звезда» каждый компьютер или устройство в сети подключено к центральному серверу или концентратору, через который каждая рабочая станция косвенно связана со всеми остальными.

Топологии сети

«звезда» распространены в домашних сетях, где центральной точкой подключения может быть маршрутизатор, коммутатор или сетевой концентратор. Неэкранированная витая пара (UTP) Ethernet-кабель обычно используется для подключения устройств к концентратору, хотя также можно использовать коаксиальный кабель или оптоволокно.По сравнению с шинной топологией для звездообразной сети обычно требуется больше кабелей.

Если один узел или рабочая станция в звездообразной топологии сети выходит из строя, другие узлы не затрагиваются. Однако отказ центрального концентратора может вывести из строя всю систему. Высокая производительность обычно обеспечивается при небольшом количестве узлов и небольшом сетевом трафике, а концентратор действует как повторитель для потока данных в более сложных средах.

Настройка сети, ее изменение и устранение неполадок обычно несложные дела.

Топология кольцевой сети

Рабочие станции и другие сетевые устройства соединены в замкнутом контуре для топологии кольцевой сети. В одном цикле данные передаются в одном направлении, при этом смежные пары рабочих станций напрямую связаны друг с другом. Косвенные соединения существуют с несколькими удаленными рабочими станциями в кольце, поскольку информация проходит через один или несколько промежуточных узлов.

Топологии кольцевой сети

чаще всего встречаются в школьных кампусах, хотя некоторые коммерческие организации также используют их.Обычно используются технологии FDDI, SONET или Token Ring. Данные передаются бит за битом от каждого узла, пока не достигнут пункта назначения. При большом количестве узлов необходимо использовать повторители, чтобы сигналы данных оставались «свежими» при их перемещении по сети.

В так называемой топологии двойного кольца между каждым сетевым узлом может быть установлено два соединения, что позволяет передавать данные в двух направлениях (по часовой стрелке и против часовой стрелки).

Поскольку только узлы, имеющие «токены», могут передавать данные, на топологию кольцевой сети не влияет добавление дополнительных узлов или условия высокого трафика.Несмотря на дешевизну в установке и расширении, кольцевые топологии сложно устранить в случае возникновения проблем. Примечательно, что отказ одного компьютера может нарушить работу всей сети.

Топология ячеистой сети

Связь, осуществляемая в топологии ячеистой сети, может проходить по любому из нескольких возможных путей от источника к месту назначения. В полной ячеистой сети каждая рабочая станция или устройство подключены напрямую друг к другу. В топологии частичной ячеистой сети некоторые устройства могут быть подключены ко всем остальным, в то время как остальные обмениваются информацией напрямую только с некоторыми другими рабочими станциями, с которыми им требуется приоритетная связь.

Топология ячеистой сети типична для Интернета и некоторых глобальных сетей (WAN). Данные могут передаваться с помощью логики маршрутизации, которая определяется установленными критериями, такими как «путь кратчайшего расстояния» или «избегать разорванных каналов». В качестве альтернативы может использоваться метод, известный как лавинная рассылка, при котором один и тот же информационный поток передается на все сетевые узлы без ущерба.

Ячеистая сеть обычно является надежной, каждое соединение способно нести свою собственную нагрузку данных и обеспечивать безопасность или конфиденциальность.Неисправности в топологии ячеистой сети можно легко диагностировать, но стоимость кабельной разводки особенно высока (требуется объемная разводка), в то время как установка и настройка обычно довольно сложны.

Древовидная топология сети

Древовидная сетевая топология состоит из двух или более звездообразных сетей, соединенных вместе. Обычно это достигается путем подключения центральных серверов или компьютеров компонентных звездообразных сетей к общей шине или главному кабелю. Таким образом, древовидная сеть представляет собой шинную сеть звездообразных сетей.В простейшей форме древовидной сети только устройства-концентраторы подключаются непосредственно к шине дерева, причем каждый концентратор функционирует как корень дерева устройств.

Древовидная топология сети имеет корневой узел, к которому в иерархии подключены все остальные узлы. По этой причине древовидные сети также известны как имеющие иерархическую топологию. Обычно эта иерархия должна иметь не менее трех уровней.

Часто используемые в глобальных сетях, древовидные сетевые топологии идеальны для рабочих станций, расположенных в группах.Расширение узлов и топологий «шина» и «звезда» легко выполняется и обслуживается. Обнаружение ошибок также несложно, но системы, как правило, требуют большого количества кабелей и требуют больших затрат на установку.

Обслуживание древовидной сети может стать затруднительным по мере добавления новых узлов, а в случае отказа центрального концентратора — сеть.

Топология гибридной сети

Описанная выше древовидная сетевая топология представляет собой особую гибридную форму, расширяющую возможности систем с конфигурацией шины и звезды.Это типичный подход, который объединяет две или более топологии сети, чтобы максимально использовать лучшие качества компонентов.

Гибридные сетевые топологии могут быть адаптированы (например) для облегчения бремени обнаружения ошибок и устранения неполадок или для упрощения масштабирования сети в размерах. Однако они могут привести к чрезмерной сложности и увеличению затрат.

Физическая и сигнальная топология

Наконец, следует различать физические топологии и логическую или сигнальную топологию, управляющую передачей данных.

Во многих случаях и физическая, и сигнальная топологии одинаковы, но это не всегда так. Так, например, некоторые сети могут иметь топологию звездообразной сети, поскольку они физически расположены, но данные могут маршрутизироваться через них на основе топологии шинной или кольцевой сети.

Сводка

Название статьи

Топология сети | Типичные примеры, используемые в современной ИТ-среде

Описание

Существует несколько различных сетевых топологий, которые широко используются — каждая со своими характеристиками и особыми преимуществами или недостатками.

Автор

Finjan

Имя издателя

Finjan

Логотип издателя

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *