Koti › koulutus › Kaikki paikallisverkon topologiat. Paikallisten verkkojen perustopologiat. Paikallisverkkojen tyypit ja niiden rakenne. Tietoja tähtitopologiasta

Kaikki paikallisverkon topologiat. Paikallisten verkkojen perustopologiat. Paikallisverkkojen tyypit ja niiden rakenne. Tietoja tähtitopologiasta

Topologia paikalliset verkot.

Verkkolaitteiden koostumus ja konfiguraatio verkon topologian mukaan.

1. Verkkotopologian käsite

Yleistä järjestelmää tietokoneiden liittämiseksi paikallisiin verkkoihin kutsutaan verkon topologia

Topologia on verkon fyysinen konfiguraatio yhdistettynä sen loogisiin ominaisuuksiin. Topologia on vakiotermi, jota käytetään kuvaamaan verkon perusasettelua. Ymmärtämällä, miten erilaisia topologioita käytetään, voit määrittää, mitä ominaisuuksia niillä on. Erilaisia tyyppejä verkkoja.

Topologioita on kahta päätyyppiä:

fyysistä
looginen

Looginen topologia kuvaa verkkoasemien välisen vuorovaikutuksen säännöt dataa siirrettäessä.

Fyysinen topologia määrittää tallennusvälineiden yhdistämistavan.

Termi "verkkotopologia" kuvaa tietokoneiden, kaapelien ja muiden verkkokomponenttien fyysistä järjestelyä. Fyysisten yhteyksien topologia voi saada erilaisia "geometrisiä" muotoja, ja tärkeätä ei ole kaapelin geometrinen sijainti, vaan vain solmujen välisten yhteyksien olemassaolo (suljettu/avoin, keskuksen läsnäolo jne.).

Verkkotopologia määrittää sen ominaisuudet.

Tietyn topologian valinta vaikuttaa:

tarvittavien verkkolaitteiden kokoonpano
verkkolaitteiden ominaisuudet
verkon laajentamismahdollisuudet
verkonhallintamenetelmä

Verkkokokoonpano voi olla joko hajautettu (kun kaapeli "kiertää" verkon jokaisen aseman ympäri) tai keskitetty (kun jokainen asema on fyysisesti kytketty johonkin keskuslaitteeseen, joka jakaa kehyksiä ja paketteja asemien välillä). Esimerkki keskitetystä kokoonpanosta on tähti, jonka käsivarsien päissä on työasemat. Hajautettu kokoonpano on samanlainen kuin kiipeilijäketju, jossa jokaisella on oma asemansa ketjussa ja kaikki on yhdistetty toisiinsa yhdellä köydellä. Verkon topologian loogiset ominaisuudet määräävät reitin, jonka paketti kulkee kulkiessaan verkon poikki.

Topologiaa valittaessa on otettava huomioon, että se tarjoaa luotettavan ja tehokasta työtä verkot, kätevä verkon tietovirtojen hallinta. On myös toivottavaa, että verkko olisi halpa luomis- ja ylläpitokustannuksiltaan, mutta samalla jäisi mahdollisuudet sen laajentamiseen ja mieluiten siirtymiseen nopeampiin viestintätekniikoihin. Tämä ei ole helppo tehtävä! Sen ratkaisemiseksi sinun on tiedettävä, mitä verkkotopologioita on olemassa.

Liitäntöjen topologian mukaan on:

verkot, joissa on "yhteinen väylä (väylä)" -topologia;
verkot tähtitopologialla;
verkot, joissa on "rengas" topologia";
verkot puutopologialla;
verkot, joissa on sekoitettu topologia

2. Perusverkkotopologiat

On olemassa kolme perustopologiaa, joille useimmat verkot rakennetaan.

linja-auto
tähti
rengas

"Väylä" on topologia, jossa tietokoneet on kytketty yhtä kaapelia pitkin.

"Tähti" on topologia, jossa tietokoneet on kytketty kaapelisegmentteihin, jotka ovat peräisin yhdestä pisteestä tai keskittimestä.

Topologiaa kutsutaan "renkaaksi", jos kaapeli, johon tietokoneet on kytketty, on suljettu renkaaseen.

Vaikka perustopologiat itsessään ovat yksinkertaisia, todellisuudessa on usein melko monimutkaisia yhdistelmiä, joissa yhdistyvät useiden topologioiden ominaisuudet.

2.1 Väyläverkkotopologia

Tässä topologiassa kaikki tietokoneet on kytketty toisiinsa yhdellä kaapelilla. Jokainen tietokone on kytketty yhteiseen kaapeliin, jonka päihin on asennettu päätteet. Signaali kulkee verkon läpi kaikkien tietokoneiden läpi heijastuen päätepäätteistä.

Verkkotopologiakaavion "väylä" tyyppi

"Väylä"-topologia syntyy solmujen välisten yhteyksien lineaarisesta rakenteesta. Tämä topologia voidaan toteuttaa laitteistossa esimerkiksi asentamalla kaksi verkkosovitinta keskustietokoneisiin. Signaalin heijastumisen estämiseksi kaapelin päihin on asennettava signaalia absorboivat päätteet.

Verkossa, jossa on väylätopologia, tietokoneet osoittavat tiedot tietylle tietokoneelle ja välittävät sen kaapelia pitkin sähköisten signaalien - laitteiston MAC-osoitteiden - muodossa. Ymmärtääksesi tietokoneen vuorovaikutuksen väylän kautta, sinun on ymmärrettävä seuraavat käsitteet:

signaalin siirto
signaalin heijastus
Terminaattori

1. Signaalin siirto

Sähköisten signaalien muodossa oleva data välitetään kaikkiin verkon tietokoneisiin; kuitenkin vain se, jonka osoite vastaa näissä signaaleissa salattua vastaanottajan osoitetta, vastaanottaa tietoa. Lisäksi kerrallaan vain yksi tietokone voi lähettää. Koska vain yksi tietokone siirtää dataa verkkoon, sen suorituskyky riippuu väylään kytkettyjen tietokoneiden määrästä. Mitä enemmän niitä on, ts. Mitä useampi tietokone odottaa tiedonsiirtoa, sitä hitaampi verkko on. Kuitenkin saada suora suhde läpijuoksu verkko ja siinä olevien tietokoneiden määrä on mahdotonta. Koska tietokoneiden määrän lisäksi verkon suorituskykyyn vaikuttavat monet tekijät, kuten:

ominaisuudet laitteisto verkossa olevia tietokoneita
taajuus, jolla tietokoneet lähettävät tietoja
käynnissä olevien verkkosovellusten tyyppi
verkkokaapelin tyyppi
verkon tietokoneiden välinen etäisyys

Väylä on passiivinen topologia. Tämä tarkoittaa, että tietokoneet vain "kuuntelevat" verkon kautta siirrettyä tietoa, mutta eivät siirrä sitä lähettäjältä vastaanottajalle. Siksi, jos yksi tietokoneista epäonnistuu, se ei vaikuta muiden toimintaan. Aktiivisissa topologioissa tietokoneet muodostavat signaalit uudelleen ja lähettävät ne verkon yli.

2. Signaalin heijastus

Data tai sähköiset signaalit kulkevat verkon läpi - kaapelin päästä toiseen. Jos erityistoimenpiteisiin ei ryhdytä, kaapelin päähän saapuva signaali heijastuu, eikä se salli muiden tietokoneiden lähettämistä. Siksi sähköiset signaalit on sammutettava, kun tiedot ovat saapuneet määränpäähän.

3. Terminaattori

Sähköisten signaalien heijastumisen estämiseksi kaapelin molempiin päihin on asennettu pistokkeet (päätteet) absorboimaan nämä signaalit. Verkkokaapelin kaikki päät on liitettävä johonkin, kuten tietokoneeseen tai piippuliittimeen - kaapelin pituuden lisäämiseksi. Pääte on kytkettävä mihin tahansa vapaaseen (ei mihinkään) kaapelin päähän, jotta sähkösignaalit eivät heijastu.

Terminaattorin asennus

Verkon eheys voi vaarantua, jos verkkokaapeli katkeaa, kun se katkaistaan fyysisesti tai jokin sen päistä katkeaa. On myös mahdollista, että kaapelin yhdessä tai useammassa päässä ei ole päätteitä, mikä johtaa sähköisten signaalien heijastumiseen kaapelissa ja verkon päättämiseen. Verkko "putoaa". Itse verkossa olevat tietokoneet pysyvät täysin toiminnassa, mutta niin kauan kuin segmentti on rikki, ne eivät voi kommunikoida keskenään.

Tällä verkkotopologialla on etuja ja haittoja.

D etuja väylätopologiat:

lyhyt verkon asennusaika
alhaiset kustannukset (vähemmän kaapeli- ja verkkolaitteita tarvitaan)
asennuksen helppous
Työaseman vika ei vaikuta verkon toimintaan

Vikoja väylätopologiat:

tällaisia verkkoja on vaikea laajentaa (lisää verkossa olevien tietokoneiden määrää ja segmenttien lukumäärää - ne yhdistävät yksittäiset kaapelin osat).
Koska väylä on jaettu, vain yksi tietokoneista voi lähettää kerrallaan.
"Väylä" on passiivinen topologia - tietokoneet vain "kuuntelevat" kaapelia eivätkä voi palauttaa signaaleja, jotka vaimentuvat verkon kautta lähetettäessä.
Väylätopologialla varustetun verkon luotettavuus on alhainen. Kun sähköinen signaali saavuttaa kaapelin pään, se heijastuu (ellei erityistoimia ryhdytä) häiritseen koko verkkosegmentin toimintaa.

Väylätopologiaan liittyvät ongelmat ovat johtaneet siihen, että näitä verkkoja ei nyt käytännössä käytetä.

Väyläverkkotopologia tunnetaan nimellä 10 Mbps Ethernetin looginen topologia.

2.2 Star-verkon perustopologia

Tähtitopologiassa kaikki tietokoneet on kytketty keskuskomponenttiin, jota kutsutaan keskittimeksi. Jokainen tietokone on kytketty verkkoon erillisellä liitäntäkaapelilla. Lähettävän tietokoneen signaalit kulkevat keskittimen kautta kaikille muille.

"Tähdessä" on aina keskus, jonka kautta mikä tahansa verkon signaali kulkee. Keskuslinkin toiminnot suorittavat erityiset verkkolaitteet, ja signaalin siirto niissä voi edetä eri tavoin: joissain tapauksissa laite lähettää dataa kaikille solmuille paitsi lähettävälle solmulle, toisissa laite analysoi, mille solmulle tiedot on tarkoitettu ja lähettää sen vain sille.

Tämä topologia syntyi aamunkoitteessa tietokone teknologia, kun tietokoneet oli kytketty keskustietokoneeseen.

Tähtiverkkotopologiakaavio

Edut"tähtien" typologiat:

yhden työaseman vika ei vaikuta koko verkon toimintaan kokonaisuutena
hyvä verkon skaalautuvuus
helppo vianmääritys ja verkkokatkot
korkea verkon suorituskyky (kunnollisen suunnittelun mukaan)
joustavat hallintovaihtoehdot

Vikoja"tähtien" typologiat:

keskuskeskittimen vika johtaa koko verkon (tai verkkosegmentin) toimintakyvyttömyyteen
verkkokäyttö vaatii usein enemmän kaapelia kuin useimmat muut topologiat
rajallinen määrä työasemia verkossa (tai verkkosegmentissä) on rajoitettu keskuskeskittimen porttien määrällä.

Yksi yleisimmistä topologioista, koska sitä on helppo ylläpitää. Käytetään pääasiassa verkoissa, joissa kantaja on kierretty parikaapeli. UTP-luokka 3 tai 5. (Kierretty parikaapeliluokat, jotka on numeroitu 1 - 7 ja jotka määrittävät tehollisen taajuusalueen. Korkeamman luokan kaapeli sisältää yleensä enemmän johtopareja ja jokaisessa parissa on enemmän kierroksia yksikköpituutta kohti).

Tähtitopologia näkyy Nopeat tekniikat Ethernet6.

2.3 Rengasverkon perustopologia

Rengastopologiassa tietokoneet on kytketty kaapeliin, joka muodostaa renkaan. Siksi kaapelilla ei yksinkertaisesti voi olla vapaata päätä, johon on kytkettävä pääte. Signaalit välitetään rengasta pitkin yhteen suuntaan ja kulkevat jokaisen tietokoneen läpi. Toisin kuin passiivinen väylätopologia, tässä jokainen tietokone toimii toistimena, joka vahvistaa signaalit ja välittää ne seuraavalle tietokoneelle. Siksi, jos yksi tietokone epäonnistuu, koko verkko lakkaa toimimasta.

Rengasverkkokaavio

Suljetun renkaan topologian toiminta perustuu merkkien välitykseen.

Token on tietopaketti, jonka avulla tietokone voi lähettää tietoja verkkoon.

Token välitetään peräkkäin tietokoneelta toiselle, kunnes se, joka "haluaa" siirtää tiedot, vastaanottaa sen. Tietokone, joka haluaa aloittaa lähetyksen, "kaappaa" merkin, muokkaa sitä, lisää vastaanottajan osoitteen tietoihin ja lähettää sen renkaan ympäri vastaanottajalle.

Tiedot kulkevat jokaisen tietokoneen läpi, kunnes ne saavuttavat sen, jonka osoite vastaa tiedoissa määritettyä vastaanottajan osoitetta. Tämän jälkeen vastaanottava tietokone lähettää lähettäjälle viestin, jossa vahvistetaan, että tiedot on vastaanotettu. Saatuaan vahvistuksen lähettävä tietokone luo uuden tunnuksen ja palauttaa sen verkkoon.

Ensi silmäyksellä näyttää siltä, että merkin siirto vie paljon aikaa, mutta itse asiassa merkki liikkuu melkein valon nopeudella. Halkaisijaltaan 200 metrin renkaassa merkki voi kiertää 10 000 kierrosta sekunnissa.

Edut rengastopologia:

asennuksen helppous
lähes täydellinen lisälaitteiden puuttuminen
mahdollisuus vakaaseen toimintaan ilman merkittävää tiedonsiirtonopeuden laskua raskaassa verkkokuormituksessa, koska tunnuksen käyttö eliminoi törmäysten mahdollisuuden.

Vikoja rengastopologia:

yhden työaseman vika ja muut ongelmat (kaapelikatkos) vaikuttavat koko verkon suorituskykyyn
konfiguroinnin ja asennuksen monimutkaisuus
vianmäärityksen vaikeuksia

Sitä käytetään laajimmin valokuituverkoissa. Käytetään FDDI8, Token ring9 standardeissa.

3. Muut mahdolliset verkkotopologiat

Todelliset tietokoneverkot laajenevat ja modernisoituvat jatkuvasti. Siksi tällainen verkko on lähes aina hybridi, ts. sen topologia on useiden perustopologioiden yhdistelmä. On helppo kuvitella hybriditopologioita, jotka ovat yhdistelmä tähtiä ja väylää tai rengasta ja tähtiä.

3.1 Puuverkkotopologia

Puutopologiaa voidaan pitää useiden "tähtien" liittona. Juuri tämä topologia on nykyään suosituin paikallisia verkkoja rakennettaessa.

Puuverkkotopologiakaavio

Puun topologiassa on puun juuri, josta kasvaa oksia ja lehtiä.

Puu voi olla aktiivinen tai tosi ja passiivinen. Aktiivisessa puussa keskustietokoneet sijaitsevat useiden tietoliikennelinjojen yhdistämiskeskuksissa ja passiivisessa puussa keskittimet (keskittimet).

Kuva 6 - Aktiivisen puun verkkotopologiakaavio

Kuva 7 - Passiivisen puun verkon topologiakaavio

3.2 Yhdistetyt verkkotopologiat

Yhdistettyjä topologioita käytetään melko usein, joista yleisimmät ovat tähtiväylä ja tähtirengas.

Tähti-väylä-topologia käyttää väylän ja passiivisen tähden yhdistelmää.

Kaavio yhdistetystä tähti-väyläverkon topologiasta

Keskittimeen on kytketty sekä yksittäisiä tietokoneita että kokonaisia väyläsegmenttejä. Itse asiassa toteutetaan fyysinen väylätopologia, joka sisältää kaikki verkon tietokoneet. Tässä topologiassa voidaan käyttää useita keskittimiä, jotka on kytketty toisiinsa ja muodostavat ns. rungon, tukiväylän. Jokaiseen keskittimeen on kytketty erilliset tietokoneet tai väyläsegmentit. Tuloksena on tähtirengaspuu. Näin käyttäjä voi joustavasti yhdistää väylä- ja tähtitopologioiden edut sekä helposti muuttaa verkkoon kytkettyjen tietokoneiden määrää. Tiedonjakelun näkökulmasta tämä topologia vastaa klassista väylää.

Tähtirengastopologian tapauksessa renkaaksi ei liity itse tietokoneet, vaan erityiset keskittimet, joihin tietokoneet vuorostaan kytketään tähtimäisten kaksoisviestintälinjojen avulla.

Kaavio yhdistetystä tähtirengasverkon topologiasta

Todellisuudessa kaikki verkon tietokoneet sisältyvät suljettuun renkaaseen, koska keskittimien sisällä tietoliikennelinjat muodostavat suljetun silmukan (kuten kuvassa 9). Tämä topologia mahdollistaa tähti- ja rengastopologioiden edut yhdistämisen. Esimerkiksi keskittimien avulla voit kerätä kaikki verkkokaapelin liitäntäpisteet yhteen paikkaan. Jos puhumme tiedon levittämisestä, tämä topologia vastaa klassista rengasta.

3.3 "Grid"-verkkotopologia

Lopuksi on syytä mainita mesh tai mesh-topologia, jossa kaikki tai monet tietokoneet ja muut laitteet on kytketty suoraan toisiinsa (kuva 10).

Kuva 10 - Verkkoverkkotopologiakaavio

Tämä topologia on erittäin luotettava - jos jokin kanava katkeaa, tiedonsiirto ei pysähdy, koska tiedon välitysreittejä on useita. Mesh-topologioita (useimmiten ei täydellisiä, mutta osittaisia) käytetään silloin, kun on tarpeen varmistaa verkon maksimaalinen vikasieto, esimerkiksi kytkettäessä useita suuren yritysverkon osia tai muodostettaessa yhteyttä Internetiin, vaikka sinulla on tietysti maksaa tästä: kaapelin kulutus kasvaa merkittävästi, verkkolaitteet ja niiden konfigurointi monimutkaistuvat.

Tällä hetkellä valtaosa nykyaikaisista verkoista käyttää tähtitopologiaa tai hybriditopologiaa, joka on useiden tähtien yhdistelmä (esimerkiksi puutopologia), ja CSMA/CD (carrier sense multiple access) -lähetysmenetelmää. törmäyksen havaitseminen) .

Kappale tietokoneverkko

Osa tietokoneverkosta sisältää tärkeimmät viestintälaitteet, joita nykyään käytetään paikallisten verkkojen muodostamiseen ja niiden yhdistämiseen globaalien yhteyksien kautta toisiinsa. Niitä käytetään luomaan paikallisia yhteyksiä tietokoneiden välille erilaisia kaapelijärjestelmät, verkkosovittimet, toistinkeskittimet, sillat, kytkimet ja reitittimet. Paikallisten verkkojen liittämiseen globaaleihin yhteyksiin käytetään siltojen ja reitittimien erikoislähtöjä (WAN-portteja) sekä pitkien linjojen yli olevia tiedonsiirtolaitteita - modeemeja (työskennellessäsi analogisilla linjoilla) tai laitteita, jotka yhdistävät digitaalisia kanavia(TA – pääteadapterit ISDN-verkot, huoltolaitteet digitaalisille dedikoiduille kanaville, kuten CSU/DSU jne.).

Topologian alla Tietokoneverkon (asetelma, konfiguraatio, rakenne) tarkoitetaan yleensä tietokoneiden fyysistä järjestelyä verkossa suhteessa yhteen ja tapaa, jolla ne on yhdistetty tietoliikennelinjoilla. On tärkeää huomata, että topologian käsite viittaa ensisijaisesti paikallisiin verkkoihin, joissa yhteyksien rakenne on helposti jäljitettävissä. Globaaleissa verkoissa yhteyksien rakenne on yleensä piilotettu käyttäjiltä eikä sillä ole kovin suurta merkitystä, koska jokainen viestintäistunto voidaan suorittaa omaa polkuaan pitkin.
Topologia määrittelee laitteille asetetut vaatimukset, käytettävän kaapelin tyypin, mahdolliset ja kätevimmät vaihdon hallintatavat, toiminnan luotettavuuden ja verkon laajentamismahdollisuudet.

Verkkotopologioita on kolme:

1. Verkkotopologiaväylä(väylä), jossa kaikki tietokoneet on kytketty rinnakkain yhteen tietoliikennelinjaan ja jokaisesta tietokoneesta tiedot lähetetään samanaikaisesti kaikille muille tietokoneille (kuva 1);

2. Tähtiverkkotopologia(tähti), jossa muut oheislaitteet on kytketty yhteen keskustietokoneeseen, kukin omalla erillisellä tietoliikennelinjallaan (kuva 2);

3. Verkkotopologiarengas(rengas), jossa jokainen tietokone lähettää aina tietoa vain yhdelle ketjussa seuraavalle tietokoneelle ja vastaanottaa tietoja vain ketjun edelliseltä tietokoneelta ja tämä ketju on suljettu "renkaaseen" (kuva 3).

Riisi. 1. Verkkotopologia "väylä"

Riisi. 2. Tähtiverkkotopologia

Riisi. 3. Verkkotopologian "rengas"

Käytännössä käytetään usein perustopologian yhdistelmiä, mutta useimmat verkot keskittyvät näihin kolmeen. Tarkastellaan nyt lyhyesti luetellun verkkotopologian ominaisuuksia.

Väylän topologia(tai kuten sitä kutsutaan myös "yhteiseksi väyläksi") mahdollistaa jo rakenteeltaan tietokoneiden verkkolaitteiden identiteetin sekä kaikkien tilaajien tasa-arvon. Tällaisella yhteydellä tietokoneet voivat lähettää vain vuorotellen, koska viestintälinjaa on vain yksi. Muussa tapauksessa lähetetty tieto vääristyy päällekkäisyyden (konfliktin, törmäyksen) seurauksena. Siten väylä toteuttaa half-duplex-vaihtotilan (molempiin suuntiin, mutta vuorostaan, ei samanaikaisesti).
"Väylä" topologiassa ei ole keskustilaajaa, jonka kautta kaikki tiedot välitetään, mikä lisää sen luotettavuutta (jos jokin keskus epäonnistuu, koko tämän keskuksen ohjaama järjestelmä lakkaa toimimasta). Uusien tilaajien lisääminen väylään on melko yksinkertaista ja on yleensä mahdollista jopa verkon ollessa käynnissä. Useimmissa tapauksissa väylä vaatii minimaalisen määrän liitäntäkaapelia muihin topologioihin verrattuna. Sinun on kuitenkin otettava huomioon, että jokaisessa tietokoneessa (lukuun ottamatta kahta ulompaa) on kaksi kaapelia, mikä ei ole aina kätevää.
Koska mahdollisten ristiriitojen ratkaiseminen jää tässä tapauksessa jokaisen yksittäisen tilaajan verkkolaitteistolle, verkkosovitinlaitteisto, jolla on "väylä" topologia, on monimutkaisempi kuin muiden topologioiden kanssa. Kuitenkin "väylä" topologiaa sisältävien verkkojen (Ethernet, Arcnet) laajan käytön vuoksi verkkolaitteiden kustannukset eivät ole liian korkeat.
Väylä ei pelkää yksittäisten tietokoneiden vikoja, koska kaikki muut verkon tietokoneet voivat jatkaa vaihtoa normaalisti. Saattaa vaikuttaa siltä, että väylä ei ole vaurioitunut ja kaapeli on rikki, koska tässä tapauksessa meillä on kaksi täysin toimivaa väylää. Kuitenkin johtuen sähköisten signaalien etenemisen ominaisuuksista pitkillä viestintälinjoilla, on välttämätöntä sisällyttää väylän päihin erityisiä laitteita - päätteitä, kuten kuvassa 1. 1 suorakulmioiden muodossa. Ilman päätteitä signaali heijastuu linjan päästä ja vääristyy niin, että verkon yli tapahtuva tiedonsiirto tulee mahdottomaksi. Joten jos kaapeli katkeaa tai vaurioituu, viestintälinjan koordinointi häiriintyy ja yhteys katkeaa jopa niiden tietokoneiden välillä, jotka ovat edelleen yhteydessä toisiinsa. Oikosulku missä tahansa väyläkaapelin kohdassa poistaa koko verkon käytöstä. Väylän verkkolaitteiden vikoja on erittäin vaikea paikantaa, koska kaikki sovittimet on kytketty rinnakkain, eikä ole niin helppoa ymmärtää, kumpi on viallinen.
Kulkiessaan "väylä" topologiaa käyttävän verkon tietoliikennelinjan kautta informaatiosignaalit heikkenevät eivätkä uusiudu millään tavalla, mikä asettaa tiukat rajoitukset viestintälinjojen kokonaispituudelle, lisäksi jokainen tilaaja voi vastaanottaa eri tasoisia signaaleja. verkosta riippuen etäisyydestä lähettävään tilaajaan. Tämä asettaa lisävaatimuksia verkkolaitteiden vastaanottaville solmuille. Verkon pituuden lisäämiseksi "väylä" topologialla käytetään usein useita segmenttejä (joista jokainen on väylä), jotka on kytketty toisiinsa erityisillä signaalinpäivittimillä - toistimilla.
Tällainen verkon pituuden kasvu ei kuitenkaan voi kestää loputtomiin, koska signaalin etenemisnopeuteen liittyy myös rajoituksia viestintälinjoja pitkin.

Tähtitopologia- tämä on topologia, jossa on selvästi osoitettu keskus, johon kaikki muut tilaajat on kytketty. Kaikki tiedonvaihto tapahtuu yksinomaan keskustietokoneen kautta, mikä tällä tavalla kuormittaa erittäin paljon, joten se ei voi tehdä muuta kuin verkkoa. On selvää, että keskustilaajan verkkolaitteiden on oltava huomattavasti monimutkaisempia kuin oheistilaajien laitteet. Tässä tapauksessa tilaajien yhtäläisistä oikeuksista ei tarvitse puhua. Pääsääntöisesti keskustietokone on tehokkain, ja sille on osoitettu kaikki vaihdon hallintatoiminnot. Periaatteessa ristiriidat tähtitopologialla varustetussa verkossa eivät ole mahdollisia, koska hallinta on täysin keskitetty, ristiriitaan ei ole syytä.
Jos puhumme tähden vastustuskyvystä tietokonevikoja vastaan, niin oheistietokoneen vika ei millään tavalla vaikuta jäljellä olevan verkon osan toimintaan, mutta mikä tahansa keskustietokoneen vika tekee verkon täysin toimintakyvyttömäksi. Siksi keskustietokoneen ja sen verkkolaitteiden luotettavuuden parantamiseksi on ryhdyttävä erityistoimiin. Minkä tahansa kaapelin katkeaminen tai siinä oleva oikosulku tähtitopologiassa häiritsee tiedonsiirtoa vain yhden tietokoneen kanssa, ja kaikki muut tietokoneet voivat jatkaa toimintaansa normaalisti.
Väylästä deklinaatiossa tähdessä on vain kaksi tilaajaa kussakin viestintälinjassa: keskusliittymä ja yksi oheisliitännöistä. Useimmiten niiden yhdistämiseen käytetään kahta viestintälinjaa, joista kukin välittää tietoa vain yhteen suuntaan. Siten kussakin viestintälinkissä on vain yksi vastaanotin ja yksi lähetin. Kaikki tämä yksinkertaistaa merkittävästi verkon asennusta väylään verrattuna ja poistaa tarpeen käyttää ylimääräisiä ulkoisia päätteitä. Viestintälinjan signaalin vaimennusongelma ratkeaa myös helpommin "tähdellä" kuin "väylällä", koska jokainen vastaanotin vastaanottaa aina samantasoisen signaalin. Tähtitopologian vakava haitta on tilaajamäärän tiukka rajoitus. Tyypillisesti keskustilaaja voi palvella enintään 8-16 oheistilaajaa. Jos näissä rajoissa on melko helppoa yhdistää uusia tilaajia, niin jos ne ylittyvät, se on yksinkertaisesti mahdotonta. Totta, joskus tähti tarjoaa mahdollisuuden laajentaa, eli yhdistää toisen keskustilaajan yhden oheistilaajan sijasta (tuloksena on useiden toisiinsa kytkettyjen tähtien topologia).
Kuvassa näkyvä tähti. 2, kutsutaan aktiiviseksi tai oikeaksi tähdeksi. On myös topologia nimeltä passiivinen tähti, joka on vain pinnallisesti samanlainen kuin tähti (kuva 4). Tällä hetkellä se on paljon yleisempi kuin aktiivinen tähti. Riittää, kun sanotaan, että sitä käytetään tämän hetken suosituimmassa Ethernet-verkossa.

Riisi. 4. Passiivinen tähtitopologia

Tämän topologian verkon keskipiste ei sisällä tietokonetta, vaan keskittimen tai keskittimen, joka suorittaa saman toiminnon kuin toistin. Se uusii vastaanotetut signaalit ja välittää ne muille viestintälinjoille. Vaikka kaapelointikuvio on samanlainen kuin todellinen tai aktiivinen tähti, kyseessä on itse asiassa väylätopologia, koska jokaisesta tietokoneesta tiedot välitetään samanaikaisesti kaikille muille tietokoneille, eikä keskustilaajaa ole. Passiivinen tähti on luonnollisesti tavallista bussia kalliimpi, koska tällöin tarvitaan myös napa. Se tarjoaa kuitenkin useita tähtien etuihin liittyviä lisäominaisuuksia. Siksi passiivinen tähti on viime aikoina syrjäyttämässä todellista tähteä, jota pidetään lupaamattomana topologiana.
On myös mahdollista erottaa välityyppinen topologia aktiivisen ja passiivisen tähden välillä. Tässä tapauksessa keskitin ei ainoastaan välitä signaaleja, vaan myös hallitsee vaihtoa, mutta ei itse osallistu vaihtoon.
Iso tähden etu(sekä aktiivinen että passiivinen) tarkoittaa, että kaikki yhteyspisteet kerätään yhteen paikkaan. Näin voit helposti valvoa verkon toimintaa, paikallistaa verkkoviat yksinkertaisesti katkaisemalla tietyt tilaajat keskustasta (mikä on mahdotonta esimerkiksi linja-auton tapauksessa) ja myös rajoittaa luvattomien pääsyä elintärkeisiin liityntäpisteisiin. verkkoa varten. Tähtien tapauksessa jokaista oheistilaajaa voidaan lähestyä joko yhdellä kaapelilla (joka lähettää molempiin suuntiin) tai kahdella kaapelilla (joista kumpikin lähettää yhteen suuntaan), jolloin toinen tilanne on yleisempi. Yhteinen haitta koko tähtitopologialle on, että kaapelin kulutus on huomattavasti suurempi kuin muilla topologioilla. Esimerkiksi jos tietokoneet sijaitsevat samassa rivissä (kuten kuvassa 1), niin "tähti"-topologiaa valittaessa tarvitset useita kertoja enemmän kaapelia kuin "väylä"-topologialla. Tämä voi vaikuttaa merkittävästi koko verkon kustannuksiin.

Renkaan topologia on topologia, jossa jokainen tietokone on yhdistetty tietoliikennelinjoilla vain kahteen toiseen: yhdeltä se vain vastaanottaa tietoa ja toiselle se vain lähettää. Jokaisella viestintälinjalla, kuten tähden tapauksessa, on vain yksi lähetin ja yksi vastaanotin. Näin voit välttää ulkoisten päätteiden käyttämisen. Tärkeä renkaan ominaisuus on, että jokainen tietokone välittää (uusittaa) signaalin, eli toimii toistimena, joten signaalin vaimennuksella koko renkaan alueella ei ole väliä, vain renkaan viereisten tietokoneiden välinen vaimennus on tärkeä. Tässä tapauksessa ei ole selkeästi määriteltyä keskustaa, kaikki tietokoneet voivat olla samat. Kuitenkin varsin usein kilohailissa on varattu erityinen tilaaja, joka johtaa vaihtoa tai ohjaa vaihtoa. On selvää, että tällaisen ohjaustilaajan läsnäolo heikentää verkon luotettavuutta, koska sen vika lamauttaa välittömästi koko keskuksen.
Tarkkaan ottaen kilohailin tietokoneet eivät ole täysin samanarvoisia (toisin kuin esimerkiksi väylätopologia). Jotkut heistä välttämättä saavat tietoja tällä hetkellä lähettävältä tietokoneelta aikaisemmin, kun taas toiset - myöhemmin. Juuri tähän topologian ominaisuuteen perustuvat menetelmät verkon vaihdon ohjaamiseksi, jotka on suunniteltu erityisesti "renkaalle". Näissä menetelmissä oikeus seuraavaan lähetykseen (tai, kuten myös sanotaan, verkon hallintaan) siirtyy peräkkäin ympyrän seuraavalle tietokoneelle.
Uusien tilaajien yhdistäminen "renkaaseen" on yleensä täysin kivutonta, vaikka se edellyttää koko verkon pakollista sammuttamista yhteyden ajaksi. Kuten "väylän" topologian tapauksessa, tilaajien enimmäismäärä kilohailissa voi olla melko suuri (jopa tuhat tai enemmän). Rengastopologia on yleensä ylikuormitusta kestävin; se varmistaa luotettavan toiminnan suurimmalla verkon yli välitetyllä tietovirralla, koska pääsääntöisesti ei ole ristiriitoja (toisin kuin väylässä) eikä keskustilaajaa (toisin kuin tähti) .
Koska kilussa oleva signaali kulkee kaikkien verkon tietokoneiden läpi, ainakin yhden niistä (tai sen verkkoasennuksen) epäonnistuminen häiritsee koko verkon toimintaa. Samoin katkos tai oikosulku kussakin rengaskaapelissa tekee koko verkon toiminnan mahdottomaksi. Rengas on alttiimmin kaapelivaurioille, joten tämä topologia sisältää yleensä kahden (tai useamman) rinnakkaisen tietoliikennelinjan asettamisen, joista toinen on varassa.
Samalla renkaan suuri etu on se, että jokaisen tilaajan signaalien uudelleenlähetys mahdollistaa koko verkon koon merkittävän kasvattamisen kokonaisuutena (ajoittain jopa useita kymmeniä kilometrejä). Rengas on suhteellisen parempi kuin mikä tahansa muu topologia.

Epäkohta renkaat (tähteen verrattuna) voidaan katsoa, että jokaiseen verkon tietokoneeseen on kytkettävä kaksi kaapelia.

Joskus rengastopologia perustuu kahteen rengasviestintälinjaan, jotka lähettävät tietoa vastakkaisiin suuntiin. Tällaisen ratkaisun tarkoituksena on lisätä (mieluiten kaksinkertaistaa) tiedonsiirtonopeutta. Lisäksi, jos yksi kaapeleista on vaurioitunut, verkko voi toimia toisella kaapelilla (vaikka enimmäisnopeus laskee).
Kolmen pääasiallisen perustopologian lisäksi käytetään usein myös verkkotopologiaa. puu" (puu), jota voidaan pitää useiden tähtien yhdistelmänä. Kuten tähti, puu voi olla aktiivinen tai todellinen (kuva 5) ja passiivinen (kuva 6). Aktiivisessa puussa keskustietokoneet sijaitsevat useiden tietoliikennelinjojen yhdistämiskeskuksissa ja passiivisessa puussa keskittimet (keskittimet).

Riisi. 5. "Aktiivinen puu" topologia

Riisi. 6. “Passiivipuu” topologia. K - rikastimet

Myös yhdistettyjä topologioita käytetään melko usein, esimerkiksi tähti-väylä, tähtirengas.

Topologian käsitteen epäselvyys.

Verkkotopologia ei määrää vain tietokoneiden fyysistä sijaintia, vaan, mikä vielä tärkeämpää, niiden välisten yhteyksien luonnetta, signaalin etenemisen ominaisuudet verkossa. Yhteyksien luonne määrää verkon vikasietoisuuden asteen, verkkolaitteiden vaaditun monimutkaisuuden, tarkoituksenmukaisimman keskuksen hallintatavan, mahdolliset siirtovälineet (viestintäkanavat) ja verkon sallitun koon. verkko (viestintälinjojen pituus ja tilaajien määrä), sähköisen koordinoinnin tarve ja paljon muuta.
Kun ihmiset ajattelevat kirjallisuuden verkkotopologiaa, heillä saattaa olla mielessä neljä täysin erilaista käsitettä, jotka liittyvät eri tasoihin verkkoarkkitehtuuri:

1. Fyysinen topologia (eli tietokoneiden asettelu ja kaapelin reititys). Tässä sisällössä esimerkiksi passiivinen tähti ei eroa aktiivisesta tähdestä, minkä vuoksi sitä kutsutaan usein yksinkertaisesti "tähdeksi".

2. Looginen topologia (eli yhteyksien rakenne, signaalin etenemisen luonne verkon läpi). Tämä on luultavasti oikea topologian määritelmä.

3. Vaihto-ohjaustopologia (eli periaate ja järjestys, jolla siirretään oikeus ilahduttaa verkkoa yksittäisten tietokoneiden välillä).

4. Tietotopologia (eli verkon yli siirrettyjen tietovirtojen suunta).

Esimerkiksi verkko, jolla on fyysinen ja looginen "väylä" topologia, voi hallintamenetelmänä käyttää verkon haltuunotto-oikeuden välityssiirtoa (eli olla rengas tässä sisällössä) ja samanaikaisesti välittää kaikki tiedot yhden erillisen järjestelmän kautta. tietokone (ole tähti tässä sisällössä).

Harvat ihmiset tuntevat termiä verkkotopologiat, mutta keskivertokäyttäjällä on käsitys paikallisverkosta tietokonelaitteisto on edelleen olemassa. Joten verkkotopologiat ovat työkaluja, jotka määrittävät luotujen työn Tietokoneverkot, jonka avulla voit käyttää tietoja samanaikaisesti useiden koneiden kautta.

Tarkastellaan lähemmin tämän artikkelin verkkotopologioiden käsitettä ja selvitetään myös, miksi niitä tarvitaan, missä ja miten niitä käytetään oikein, minkä tyyppisiä näitä työkaluja on olemassa, mitä positiivisia ja negatiivisia ominaisuuksia niillä on.

Verkkotopologiat - Johdanto

Paikalliset tietokoneverkot eivät voi toimia ilman erityisiä verkkolaitteita. Usein samassa verkossa on mukana enemmän kuin kaksi tietokonetta, usein viisi, kymmenen, kaksikymmentä, on verkkoja, jotka yhdistävät kokonaisia yrityksiä. Ne on yhdistetty toisiinsa jollain viestintälinjalla. Verkkoon kytkettyjen koneiden vuorovaikutus voi olla erilaista. On mahdollista yhdistää useita laitteita yhdeksi luomalla useita verkkotyyppejä:

rengasmainen;
tähtikirkas;
Rengas;
hierarkkinen;
mielivaltainen.

IT-asiantuntijoiden keskuudessa tällaisten verkkojen luomista kutsutaan topologioiksi. Tämä on fyysinen työkalupakki, jota voidaan soveltaa paikallisten verkkojen luomiseen. Lisäksi on olemassa myös loogisia topologioita.

Fyysiset ja loogiset topologiat toimivat itsenäisesti eivätkä mene päällekkäin. Jos fyysiset ovat vastuussa verkon geometriasta, niin loogiset ovat mukana tietovirtojen uudelleenjakamisessa luodun verkon eri solmujen välillä ja määrittävät eniten. tehokas menetelmä tiedonsiirto.

Sekä fyysisillä että loogisilla topologioilla on sekä etuja että haittoja, joten nykyaikana niitä käytetään tasapuolisesti. Alla tarkastelemme kunkin verkkotopologian pääominaisuuksia ja selvitämme, mikä niiden perusolemus on.

Väylätopologian ominaisuudet: toimintaperiaate

Jos käytetään lineaarista monokanavaa siirrettäessä elektronista dataa tietokoneelta toiselle, se tarkoittaa, että verkon väylätopologia on mukana työhön. Monokanavan päihin asennetaan erityiset ns. terminaattorit. Verkkoon osallistuvat henkilökohtaiset tietokoneet on yhdistetty jaettu verkko T-muotoisen liittimen kautta, joka on kosketuksissa yhteislinjan monokanavaan.

Sähköinen data saapuu terminaattoreihin, ja ne saapuvat samanaikaisesti kaikkiin verkon solmuihin, mutta ne on hyväksyttävä harkittavaksi sähköisiä asiakirjoja Vain tietokone, jolle viesti oli tarkoitettu. Päälähetyssignaalin sieppaa jokainen verkkoon osallistuva tietokone, joten sähköinen tiedonsiirtoväline on verkon yhteinen komponentti.

Väylätopologia on saavuttanut laajan suosion Ethernet-arkkitehtuurin kehittyneiden ominaisuuksien myötä.

Väylätopologian tärkeimmät edut ovat seuraavat:

konfiguroinnin helppous, luodun verkon selkeä konfigurointi;
verkko ei katkea, jos useat siihen kuuluvat tietokoneet epäonnistuvat, mikä tarkoittaa, että se kestää kaikenlaisia tietokoneongelmia.

Rengastyypin tärkeimmät haitat ovat:

vedettävän verkkokaapelin pituus on rajoitettu ja verkkoon kuuluvien tietokonelaitteiden määrä on myös rajoitettu;
koko verkko riippuu monokanavan kunnosta; jos se kärsii, kärsii koko verkko; väyläverkosta on usein erittäin vaikea löytää vikakohtaa, varsinkin kun sen kaikki komponentit on eristetty.

Tähtitopologian ominaisuudet: toimintaperiaate

Tähtityyppistä verkkoa luotaessa jokainen yksilö Henkilökohtainen tietokone liitetään niin kutsuttuun keskittimeen tai keskittimeen. Tästä johtuen kaikkien verkkoon kuuluvien tietokoneyksiköiden rinnakkaisyhteys luodaan. Nämä komponentit ovat tärkeimmät liitäntälinkit, jotka mahdollistavat viestinnän verkkoon kuuluvien tietokoneiden välillä.

Tämä verkko käyttää myös yhteistä tietokenttää, eli tiedot lähetetään kaikkiin viestintäsolmuihin, mutta niitä voi vastaanottaa vain yksi osa, jolle se alun perin lähetettiin.

Tähtiverkoston tärkeimmät edut:

helppo asentaa ja kytkeä uusia tietokonelaitteita;
aivan kuten väyläverkko, se kestää verkkoon kytkettyjen tietokoneiden rikkoutumisen;
mahdollistaa kaikkien kytkettyjen yksiköiden keskitetyn hallinnan.

Tähtien typologian tärkeimmät haitat:

verkkokaapelin suuri kulutus asennuksen aikana;
Yhden keskittimen tai keskittimen toimintahäiriö johtaa koko elektronisen tiedonsiirtoketjun epäonnistumiseen.

Tähtiverkko voi myös perustua keskuskeskittimeen. Se viittaa älykkääseen työkaluun, joka yhdistää tietyt verkkoon kuuluvat tietokoneyksiköt. Lähtö-syöttö -toiminnan periaate mahdollistaa sen, että kaikille yksiköille ei käytetä yhteistä tietokenttää, vaan määritellään tiedon siirto pisteestä toiseen, kolmas, neljäs... Osoittautuu, että jokainen tietokone, lisäksi hubs, on myös kytketty keskuskeskittimeen, jos verkon sisällä tapahtuu vika, koko verkko ei kärsi. Vikatilanteessa vikapiste katkeaa spontaanisti verkosta, jonka avulla voit löytää sen nopeasti ja poistaa kaikki toimintavirheet.

Tällaisen verkon asentaminen vaatii suuren määrän verkkokaapelia, mutta sen toiminnan tehokkuus on sen arvoista.

Tähtitypologia voi olla myös eräänlainen puu, joka on useiden tähtien yhdistelmä. Kiinnittymisestä riippuen verkon aktiivinen tila, passiivinen tai tositila erotetaan. Tilasta riippuen joko keskittimiä tai keskustietokoneita käytetään luomaan yhteyksiä verkkoon kuuluvien tietokoneyksiköiden välille.

Jos valitaan keskustietokone, voit luoda todella luotettavan ja tuottavan verkon, mutta ei halpaa. Jos käytät keskittimiä keskittimien kanssa, se maksaa useita kertoja vähemmän, mutta suorituskykyindikaattori on huomattavasti alhaisempi.

Rengastopologian ominaisuudet: toimintaperiaate

Rengastopologia tarkoittaa kaikkien verkkokanavien suoraa yhdistämistä yhdeksi katkeamattomaksi ketjuksi. Tämä ei tarkoita, että se olisi tyypillinen ympyrä. Rengasverkon olemus on, että yhden tietokoneyksikön lähtöä ja toisen tuloa käytetään sähköisen tiedon siirtämiseen. Tiedon liikkuminen tapahtuu yhdessä virrassa. Jos lähdössä on tietoa, jota ei vastaanoteta sisääntulossa, se palautetaan uudelleen lähtöön yrittämällä päästä sisään tuloon. Eli tieto liikkuu aina samaa reittiä lähettäjältä vastaanottajalle ja takaisin.

Looginen rengas pyrkii sulkeutumaan. Rengasverkon tärkein etu on, että se on erittäin helppo asentaa. Mutta se ei ole luotettava odottamattomia vikoja vastaan. Jos piirissä on vika, datarengas katkeaa. Useimmiten IT-asiantuntijat toteuttavat käytännössä muunnetun rengastyypin projekteja.

Yhdistetyt ratkaisut paikallisten tietokoneverkkojen luomiseen

Verkon luotettavuuden varmistamiseksi käytetään usein käytännössä verkkotopologioiden yhdistelmiä. Yleisimmin käytettyjä ovat tähti-väylä- tai tähtirengastopologiat. Mikä on tulos useiden työkalujen yhdistämisestä paikallisia tietokoneverkkoja luotaessa? Vastaus tähän on selvä - verkon luotettavuuden varmistaminen, kestävyys häiriöille ja tiedonsiirron periaatteen pakollisen noudattamisen puuttuminen ketjua pitkin, mikä yksinkertaistaa työtä, kun verkossa ilmenee vikoja.

Samalla sekä itse verkon toimintaperiaate että sen asennusprosessi yksinkertaistuvat.

Tehdään se yhteenveto

Nyt tiedät verkkotopologioiden päätyypit. Tässä artikkelissa esitetyt vaihtoehdot ovat tyypillisimpiä ja niitä käytetään nykyaikaisten paikallisten tietokoneverkkojen asennuksessa. Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, etteikö kehittyneempiä topologioita käytettäisi, vaan niitä kehitetään usein tiettyjä palveluobjekteja varten, esimerkiksi tieteellisiä tai sotilaallisia. Mutta tyypillisille siviilisovelluksille tässä käsitellyt verkkotopologiat ovat aivan riittäviä.

Olemassa olevia topologioita on luotu vuosikymmeniä, joten on järkevää käyttää niitä laajasti.

Johdanto

1. Verkkotopologian käsite

2. Perusverkkotopologiat

2.3 Rengasverkon perustopologia

3. Muut mahdolliset verkkotopologiat

3.1 Puuverkkotopologia

3.2 Yhdistetyt verkkotopologiat

3.3 "Grid"-verkkotopologia

4. Topologian käsitteen polysemia

Johtopäätös

Bibliografia

Johdanto

Nykyään on mahdotonta kuvitella ihmisen toimintaa ilman tietokoneverkkojen käyttöä.

Tietokoneverkko on hajautettu tiedonkäsittelyjärjestelmä, joka koostuu vähintään kahdesta tietokoneesta, jotka ovat vuorovaikutuksessa keskenään erityisiä keinoja viestintää.

Riippuen tietokoneiden etäisyydestä ja mittakaavasta, verkot jaetaan perinteisesti paikallisiin ja globaaleihin.

Paikallisverkot ovat verkkoja, joissa on suljettu infrastruktuuri ennen kuin ne tavoittavat palveluntarjoajia. Termillä "LAN" voidaan kuvata sekä pientä toimistoverkkoa että laajaa useiden satojen hehtaarien laajuista tehdastason verkkoa. Paikalliset verkot ovat yleensä käytössä tietyn organisaation sisällä, minkä vuoksi niitä kutsutaan myös nimellä yritysten verkot.

Joskus erotetaan väliluokan verkot - kaupunki- tai alueverkko, ts. verkko kaupungin, alueen jne.

Maailmanlaajuinen verkko kattaa laajat maantieteelliset alueet, mukaan lukien sekä paikalliset verkot että muut tietoliikenneverkot ja -laitteet. Globaaleilla verkoilla on lähes samat ominaisuudet kuin paikallisilla verkoilla. Mutta ne laajentavat soveltamisalaansa. Globaalien verkkojen käytön etuja rajoittaa ensisijaisesti toiminnan nopeus: globaalit verkot toimivat paikallisia hitaammin.

Yllä luetelluista tietokoneverkoista kiinnitämme huomiomme paikallisverkkoihin ymmärtääksemme paremmin verkkojen arkkitehtuuria ja tiedonsiirtomenetelmiä. Ja tätä varten sinun on tiedettävä sellainen asia kuin verkkotopologia.

1. Verkkotopologian käsite

Topologia on verkon fyysinen konfiguraatio yhdistettynä sen loogisiin ominaisuuksiin. Topologia on vakiotermi, jota käytetään kuvaamaan verkon perusasettelua. Ymmärtämällä, kuinka erilaisia topologioita käytetään, voit määrittää, mitä ominaisuuksia erityyppisillä verkoilla on.

Topologioita on kahta päätyyppiä:

fyysistä

looginen

Looginen topologia kuvaa verkkoasemien vuorovaikutuksen säännöt dataa siirrettäessä.

Fyysinen topologia määrittää, kuinka tallennusvälineet on kytketty.

Termi "verkkotopologia" kuvaa tietokoneiden, kaapelien ja muiden verkkokomponenttien fyysistä järjestelyä. Verkkotopologia määrittää sen ominaisuudet.

Tietyn topologian valinta vaikuttaa:

tarvittavien verkkolaitteiden kokoonpano

verkkolaitteiden ominaisuudet

verkon laajentamismahdollisuudet

verkonhallintamenetelmä

Topologiaa valittaessa on otettava huomioon, että se varmistaa verkon luotettavan ja tehokkaan toiminnan sekä verkon tietovirtojen kätevän hallinnan. On myös toivottavaa, että verkko olisi halpa luomis- ja ylläpitokustannuksiltaan, mutta samalla jäisi mahdollisuudet sen laajentamiseen ja mieluiten siirtymiseen nopeampiin viestintätekniikoihin. Tämä ei ole helppo tehtävä! Sen ratkaisemiseksi sinun on tiedettävä, mitä verkkotopologioita on olemassa.

2. Perusverkkotopologiat

On olemassa kolme perustopologiaa, joille useimmat verkot rakennetaan.

tähti

rengas

Jos tietokoneet on kytketty yhtä kaapelia pitkin, topologiaa kutsutaan "väyläksi". Kun tietokoneet liitetään yhdestä pisteestä tai keskittimestä peräisin oleviin kaapelisegmentteihin, topologiaa kutsutaan tähtitopologiaksi. Jos kaapeli, johon tietokoneet on kytketty, on suljettu renkaaseen, tätä topologiaa kutsutaan renkaaksi.

Vaikka perustopologiat itsessään ovat yksinkertaisia, todellisuudessa on usein melko monimutkaisia yhdistelmiä, joissa yhdistyvät useiden topologioiden ominaisuudet.

2.1 Väyläverkkotopologia

Tässä topologiassa kaikki tietokoneet on kytketty toisiinsa yhdellä kaapelilla (kuva 1).

Kuva 1 - "väylä"-tyypin verkkotopologiakaavio

Verkossa, jossa on "väylä" topologia, tietokoneet osoittavat tiedot tietylle tietokoneelle ja lähettävät sen kaapelia pitkin sähköisten signaalien muodossa - laitteiston MAC-osoitteet. Ymmärtääksesi tietokoneen vuorovaikutuksen väylän kautta, sinun on ymmärrettävä seuraavat käsitteet:

signaalin siirto

signaalin heijastus

Terminaattori

1. Signaalin siirto

Sähköisten signaalien muodossa oleva data välitetään kaikkiin verkon tietokoneisiin; kuitenkin vain se, jonka osoite vastaa näissä signaaleissa salattua vastaanottajan osoitetta, vastaanottaa tietoa. Lisäksi kerrallaan vain yksi tietokone voi lähettää. Koska vain yksi tietokone siirtää dataa verkkoon, sen suorituskyky riippuu väylään kytkettyjen tietokoneiden määrästä. Mitä enemmän niitä on, ts. Mitä useampi tietokone odottaa tiedonsiirtoa, sitä hitaampi verkko on. Suoraa yhteyttä verkon kaistanleveyden ja siinä olevien tietokoneiden lukumäärän välillä on kuitenkin mahdotonta johtaa. Koska tietokoneiden määrän lisäksi verkon suorituskykyyn vaikuttavat monet tekijät, kuten:

verkossa olevien tietokoneiden laitteisto-ominaisuudet

taajuus, jolla tietokoneet lähettävät tietoja

käynnissä olevien verkkosovellusten tyyppi

verkkokaapelin tyyppi

verkon tietokoneiden välinen etäisyys

2. Signaalin heijastus

3. Terminaattori

Sähköisten signaalien heijastumisen estämiseksi kaapelin molempiin päihin on asennettu pistokkeet (päätteet) absorboimaan nämä signaalit (kuva 2). Verkkokaapelin kaikki päät on liitettävä johonkin, kuten tietokoneeseen tai piippuliittimeen - kaapelin pituuden lisäämiseksi. Pääte on kytkettävä kaapelin mihin tahansa vapaaseen - kytkemättömään - päähän, jotta sähköiset signaalit eivät heijastu.

Kuva 2 - Terminaattorin asennus

Tällä verkkotopologialla on etuja ja haittoja. Edut sisältävät:

lyhyt verkon asennusaika

alhaiset kustannukset (vähemmän kaapeli- ja verkkolaitteita tarvitaan)

asennuksen helppous

Työaseman vika ei vaikuta verkon toimintaan

Tämän topologian haitat ovat seuraavat.

tällaisia verkkoja on vaikea laajentaa (lisää verkossa olevien tietokoneiden määrää ja segmenttien lukumäärää - ne yhdistävät yksittäiset kaapelin osat).

Koska väylä on jaettu, vain yksi tietokoneista voi lähettää kerrallaan.

"Väylä" on passiivinen topologia - tietokoneet vain "kuuntelevat" kaapelia eivätkä voi palauttaa signaaleja, jotka vaimentuvat verkon kautta lähetettäessä.

Väylätopologialla varustetun verkon luotettavuus on alhainen. Kun sähköinen signaali saavuttaa kaapelin pään, se heijastuu (ellei erityistoimia ryhdytä) häiritseen koko verkkosegmentin toimintaa.

Väylätopologiaan liittyvät ongelmat ovat johtaneet siihen, että näitä kymmenen vuotta sitten suosittuja verkkoja ei käytännössä käytetä.

Väyläverkkotopologia tunnetaan nimellä 10 Mbps Ethernetin looginen topologia.

2.2 Star-verkon perustopologia

Tähtitopologiassa kaikki tietokoneet on kytketty kaapelisegmenteillä keskuskomponenttiin, jota kutsutaan keskittimeksi (kuva 3).

Lähettävän tietokoneen signaalit kulkevat keskittimen kautta kaikille muille.

Tämä topologia sai alkunsa tietojenkäsittelyn alkuaikoina, jolloin tietokoneet yhdistettiin keskustietokoneeseen.

Termi topologia kuvaa tietokoneiden, kaapelien ja muiden verkkokomponenttien fyysistä järjestelyä.

Topologia on vakiotermi, jota ammattilaiset käyttävät kuvaamaan verkon perusasetelmaa.

Termin "topologia" lisäksi käytetään myös seuraavaa kuvaamaan fyysistä asettelua:

Fyysinen sijainti;

Layout;

Kaavio;

Verkkotopologia määrittää sen ominaisuudet. Erityisesti tietyn topologian valinta vaikuttaa:

tarvittavien verkkolaitteiden koostumus;

verkkolaitteiden ominaisuudet;

verkon laajentamismahdollisuudet;

verkonhallintamenetelmä.

Jotta voit jakaa resursseja tai suorittaa muita verkkotehtäviä, tietokoneiden on oltava yhteydessä toisiinsa. Tätä tarkoitusta varten käytetään useimmissa tapauksissa kaapelia (harvemmin langattomat verkot - infrapunalaitteet). Pelkkä tietokoneen liittäminen kaapeliin, joka yhdistää muita tietokoneita, ei kuitenkaan riitä. Erityyppiset kaapelit yhdistettynä erilaisiin verkkokortteihin, verkkokäyttöjärjestelmiin ja muihin komponentteihin vaativat erilaisia tietokoneasetteluja.

Jokainen verkkotopologia asettaa joukon ehtoja. Se voi esimerkiksi sanella kaapelin tyypin lisäksi myös sen asennustavan.

Perustopologiat

tähti
rengas

Jos tietokoneet on kytketty yhtä kaapelia pitkin, topologiaa kutsutaan väyläksi. Kun tietokoneet liitetään yhdestä pisteestä tai keskittimestä peräisin oleviin kaapelisegmentteihin, topologiaa kutsutaan tähtitopologiaksi. Jos kaapeli, johon tietokoneet on kytketty, on suljettu renkaaseen, tätä topologiaa kutsutaan renkaaksi.

Rengas.

Väylätopologiaa kutsutaan usein "lineaariseksi väyläksi". Tämä topologia on yksi yksinkertaisimmista ja yleisimmistä topologioista. Se käyttää yhtä kaapelia, jota kutsutaan rungoksi tai segmentiksi, jota pitkin kaikki verkon tietokoneet on kytketty.

Väylätopologiaa käyttävässä verkossa tietokoneet osoittavat tiedot tietylle tietokoneelle lähettämällä sen kaapelia pitkin sähköisten signaalien muodossa.

Sähköisten signaalien muodossa oleva data välitetään kaikkiin verkon tietokoneisiin; tiedon vastaanottaa kuitenkin se, jonka osoite vastaa näissä signaaleissa salattua vastaanottajan osoitetta. Lisäksi kerrallaan vain yksi tietokone voi lähettää.

Koska vain yksi tietokone siirtää dataa verkkoon, sen suorituskyky riippuu väylään kytkettyjen tietokoneiden määrästä. Mitä enemmän niitä on, sitä hitaammin verkko toimii. Väylä on passiivinen topologia. Tämä tarkoittaa, että tietokoneet vain "kuuntelevat" verkon kautta siirrettyä tietoa, mutta eivät siirrä sitä lähettäjältä vastaanottajalle. Siksi, jos yksi tietokoneista epäonnistuu, se ei vaikuta muiden toimintaan. Tässä topologiassa tiedot jaetaan koko verkossa - kaapelin päästä toiseen. Jos toimenpiteisiin ei ryhdytä, kaapelin päähän saapuvat signaalit heijastuvat ja tämä ei salli muiden tietokoneiden lähettämistä. Siksi sähköiset signaalit on sammutettava, kun tiedot ovat saapuneet määränpäähän. Tätä varten päätelaitteet (kutsutaan myös pistokkeiksi) asennetaan kaapelin molempiin päihin verkossa, jossa on väylätopologia, absorboimaan sähköisiä signaaleja.

Edut: Aktiivisten lisälaitteiden (esimerkiksi toistimien) puuttuminen tekee tällaisista verkoista yksinkertaisia ja edullisia.

Lineaarinen paikallisverkon topologiakaavio

Lineaarisen topologian haittana on kuitenkin verkon koon, toiminnallisuuden ja laajennettavuuden rajoitukset.

Rengas

Rengastopologiassa jokainen työasema on kytketty kahteen lähimpään naapuriinsa. Tämä suhde muodostaa paikallisen verkon silmukan tai renkaan muodossa. Data välitetään ympyrässä yhteen suuntaan, ja jokainen asema toimii toistimena, joka vastaanottaa ja vastaa sille osoitetut paketit ja lähettää muut paketit seuraavalle työasemalle "alas". Alkuperäisessä rengasverkossa kaikki objektit olivat yhteydessä toisiinsa. Tämä yhteys piti sulkea. Toisin kuin passiivinen väylätopologia, tässä jokainen tietokone toimii toistimena, vahvistaa signaaleja ja välittää ne seuraavalle tietokoneelle. Tämän topologian etuna oli verkon ennustettava vasteaika. Mitä enemmän laitteita oli kehässä, sitä kauemmin verkko kesti vastata pyyntöihin. Sen merkittävin haittapuoli on, että jos ainakin yksi laite epäonnistuu, koko verkko kieltäytyy toimimasta.

Yksi renkaan yli tapahtuvan tiedonsiirron periaatteista on ns tunnuksen välittäminen. Asian ydin on tämä. Token välitetään peräkkäin tietokoneelta toiselle, kunnes se, joka haluaa siirtää tiedot, vastaanottaa sen. Lähettävä tietokone muuttaa tokenin, sijoittaa sähköpostiosoitteen tietoihin ja lähettää sen renkaan ympärille.

Tätä topologiaa voidaan parantaa yhdistämällä kaikki verkkolaitteet keskitin(Hub muita laitteita yhdistävä laite). Visuaalisesti "viritetty" rengas ei ole enää fyysisesti rengas, vaan tällaisessa verkossa dataa siirretään edelleen ympyrässä.

Kuvassa kiinteät viivat osoittavat fyysisiä yhteyksiä ja katkoviivat tiedonsiirtosuuntia. Siten tällaisella verkolla on looginen rengastopologia, kun taas fyysisesti se on tähti.

Tähti

Tähtitopologiassa kaikki tietokoneet on kytketty kaapelisegmenteillä keskuskomponenttiin, jossa on keskitin. Lähettävän tietokoneen signaalit kulkevat keskittimen kautta kaikille muille. Tähtiverkoissa kaapelointi ja verkkokonfiguraatioiden hallinta on keskitetty. Mutta on myös haittapuoli: koska kaikki tietokoneet on kytketty keskuspisteeseen, kaapelin kulutus kasvaa merkittävästi suurissa verkoissa. Lisäksi, jos keskuskomponentti epäonnistuu, koko verkko katkeaa.

Etu: Jos yksi tietokone hajoaa tai toiseen tietokoneeseen yhdistävä kaapeli vioittuu, vain tämä tietokone ei pysty vastaanottamaan ja lähettämään signaaleja. Tämä ei vaikuta muihin verkon tietokoneisiin. Koko verkon nopeutta rajoittaa vain keskittimen kaistanleveys.

Tähtitopologia on hallitseva nykyaikaisissa paikallisverkoissa. Tällaiset verkot ovat melko joustavia, helposti laajennettavia ja suhteellisen edullisia verrattuna monimutkaisempiin verkkoihin, joissa laitteiden pääsy verkkoon on tiukasti kiinteitä. Siten "tähdet" ovat korvanneet vanhentuneet ja harvoin käytetyt lineaari- ja rengastopologiat. Lisäksi niistä tuli siirtymälinkki viimeiseen topologiaan - soitetut tähdet e.

Kytkin on moniporttinen aktiivinen verkkolaite. Kytkin "muistaa" siihen liitettyjen laitteiden laitteisto- (tai MAC-MediaAccessControl-) osoitteet ja luo väliaikaiset polut lähettäjältä vastaanottajalle, joita pitkin data välitetään. Tyypillisessä paikallisverkossa, jossa on kytketty topologia, kytkimeen on useita yhteyksiä. Jokaisella portilla ja siihen liitetyllä laitteella on oma kaistanleveys (tiedonsiirtonopeus).

Kytkimet voivat parantaa merkittävästi verkon suorituskykyä. Ensinnäkin ne lisäävät tietyn verkon käytettävissä olevaa kokonaiskaistanleveyttä. Esimerkiksi 8-johtimisessa kytkimessä voi olla 8 erillistä liitäntää, joista jokainen tukee jopa 10 Mbit/s nopeuksia. Vastaavasti tällaisen laitteen suorituskyky on 80 Mbit/s. Ensinnäkin kytkimet lisäävät verkon suorituskykyä vähentämällä laitteiden määrää, jotka voivat täyttää yhden segmentin koko kaistanleveyden. Yksi tällainen segmentti sisältää vain kaksi laitetta: työasemaverkkolaitteen ja kytkinportin. Siten vain kaksi laitetta voi "kilpailla" 10 Mbit/s kaistanleveydestä, ei kahdeksan (käytettäessä tavallista 8-porttista keskitintä, joka ei tarjoa tällaista kaistanleveyden jakamista segmentteihin).

Lopuksi on todettava, että fyysisten yhteyksien topologian (verkon fyysinen rakenne) ja loogisten yhteyksien topologian (verkon looginen rakenne) välillä on ero.

Kokoonpano fyysisiä yhteyksiä määräytyy tietokoneiden sähköliitäntöjen perusteella ja se voidaan esittää graafina, jonka solmut ovat tietokoneita ja tietoliikennelaitteita ja reunat vastaavat solmupareja yhdistäviä kaapelisegmenttejä.

Loogiset yhteydet edustavat verkon läpi kulkevien tietovirtojen polkuja, jotka muodostetaan asianmukaisesti konfiguroimalla viestintälaitteet.

Joissakin tapauksissa fyysinen ja looginen topologia ovat samat, ja joskus ne eivät ole.

Kuvassa näkyvä verkko on esimerkki fyysisen ja loogisen topologian epäsuhtaisuudesta. Fyysisesti tietokoneet yhdistetään käyttämällä yhteistä väylätopologiaa. Pääsy väylään ei tapahdu hajasaantialgoritmin mukaan, vaan siirtämällä merkki (token) soittokuviolla: tietokoneesta A tietokoneeseen B, tietokoneesta B tietokoneeseen C jne. Tässä tunnuksen siirtojärjestys ei enää toistu fyysisiä yhteyksiä, mutta sen määrää verkkosovittimien looginen kokoonpano. Mikään ei estä sinua konfiguroimasta verkkosovittimia ja niiden ajureita niin, että tietokoneet muodostavat renkaan eri järjestyksessä, esim. B, A, C... Fyysinen rakenne ei kuitenkaan muutu.

Langaton verkko.

Ilmaus "langaton ympäristö" voi olla harhaanjohtava, koska se tarkoittaa, että verkossa ei ole lainkaan johtoja. Todellisuudessa langattomat komponentit ovat tyypillisesti vuorovaikutuksessa verkon kanssa, joka käyttää kaapelia tiedonsiirtovälineenä. Tällaista verkkoa, jossa on sekakomponentteja, kutsutaan hybridiksi.

Tekniikasta riippuen langattomat verkot voidaan jakaa kolmeen tyyppiin:

lähiverkot;

laajennetut lähiverkot;

matkapuhelinverkot (kannettavat tietokoneet).

Siirtotavat:

infrapunasäteily;

radiolähetys kapealla spektrillä (yksitaajuinen lähetys);
radiolähetys hajaspektrissä.

Näiden tiedonsiirto- ja vastaanottomenetelmien lisäksi voit käyttää matkaviestinverkkoja, pakettiradioyhteyksiä, matkapuhelinverkkoja ja mikroaaltotiedonsiirtojärjestelmiä.

Nykyään toimistoverkko ei ole vain tietokoneiden yhdistämistä toisiinsa. On vaikea kuvitella nykyaikaista toimistoa ilman tietokantoja, jotka tallentavat sekä yrityksen tilinpäätökset että henkilöstötiedot. Suurissa verkoissa tietokantojen turvallisuuden ja niihin pääsyn nopeuden lisäämiseksi käytetään pääsääntöisesti erillisiä palvelimia tietokantojen tallentamiseen. Lisäksi nyt on vaikea kuvitella modernia toimistoa ilman Internetiä. Kaavavaihtoehto langaton verkko toimisto näkyy kuvassa

Tehdään siis johtopäätös: tuleva verkosto on suunniteltava huolellisesti. Voit tehdä tämän vastaamalla seuraaviin kysymyksiin:

Miksi tarvitset verkkoa?

Kuinka monta käyttäjää verkossasi tulee olemaan?

Kuinka nopeasti verkosto laajenee?

Vaatiiko tämä verkko Internet-yhteyden?

Onko verkon käyttäjien keskitetty hallinta tarpeen?

Piirrä tämän jälkeen karkea kaavio verkosta paperille. Älä unohda verkon kustannuksia.

Kuten olemme todenneet, topologia on tärkein tekijä verkon yleisen suorituskyvyn parantamisessa. Perustopologioita voidaan käyttää missä tahansa yhdistelmässä. On tärkeää ymmärtää, että kunkin topologian vahvuudet ja heikkoudet vaikuttavat haluttuun verkon suorituskykyyn ja riippuvat olemassa olevista teknologioista. On tarpeen löytää tasapaino verkon todellisen sijainnin (esimerkiksi useissa rakennuksissa), kaapelin käyttömahdollisuuksien, sen asennuspolun ja jopa tyypin välillä.

Suosittuja luokassa: