Minden helyi hálózati topológia. A helyi hálózatok alapvető topológiái. A helyi hálózatok típusai és felépítésük. A csillag topológiáról

Topológia helyi hálózatok.

A hálózati berendezések összetétele és konfigurációja a hálózati topológiától függően.

1. A hálózati topológia fogalma

A számítógépek helyi hálózatokhoz való csatlakoztatásának általános sémáját ún hálózati topológia

Topológia a hálózat fizikai konfigurációja annak logikai jellemzőivel kombinálva. A topológia egy szabványos kifejezés, amelyet a hálózat alapvető elrendezésének leírására használnak. A különböző topológiák használatának megértésével meghatározhatja, hogy milyen képességekkel rendelkeznek. Különféle típusok hálózatok.

A topológiáknak két fő típusa van:

• fizikai
• logikus

Logikai topológia leírja a hálózati állomások közötti interakció szabályait az adatátvitel során.

Fizikai topológia meghatározza az adathordozók csatlakoztatásának módját.

A "hálózati topológia" kifejezés a számítógépek, kábelek és egyéb hálózati összetevők fizikai elrendezését írja le. A fizikai kapcsolatok topológiája különböző „geometriai” formákat ölthet, és nem a kábel geometriai elhelyezkedése a fontos, hanem csak a csomópontok közötti kapcsolatok megléte (zárt/nyitott, középpont jelenléte stb.).

A hálózati topológia határozza meg a jellemzőit.

Egy adott topológia kiválasztása befolyásolja:

• a szükséges hálózati berendezések összetétele
• hálózati berendezések jellemzői
• hálózatbővítési lehetőségek
• hálózatkezelési módszer

A hálózati konfiguráció lehet decentralizált (amikor a kábel „körbefut” a hálózat minden állomásán), vagy központosított (amikor minden állomás fizikailag csatlakozik valamilyen központi eszközhöz, amely kereteket és csomagokat oszt el az állomások között). A központosított konfigurációra példa egy csillag, amelynek karjai végén munkaállomások találhatók. A decentralizált konfiguráció hasonló a hegymászók láncához, ahol mindenkinek megvan a saját pozíciója a láncban, és mindenkit egy kötél köt össze. A hálózat topológiájának logikai jellemzői határozzák meg, hogy a csomag milyen útvonalon halad át a hálózaton.

A topológia kiválasztásánál figyelembe kell venni, hogy az megbízható ill eredményes munka hálózatok, a hálózati adatfolyamok kényelmes kezelése. Az is kívánatos, hogy a hálózat a létrehozási és karbantartási költségeket tekintve olcsó legyen, ugyanakkor maradjon lehetőség a további bővítésére, és lehetőleg a nagyobb sebességű kommunikációs technológiákra való átállásra. Ez nem könnyű feladat! A megoldáshoz tudnia kell, hogy milyen hálózati topológiák vannak.

A kapcsolatok topológiája szerint a következők:

• „közös busz (bus)” topológiájú hálózatok;
• csillag topológiájú hálózatok;
• „gyűrűs” topológiájú hálózatok”;
• fa topológiájú hálózatok;
• vegyes topológiájú hálózatok

2. Alapvető hálózati topológiák

Három alapvető topológia létezik, amelyekre a legtöbb hálózat épül.

• busz
• csillag
• gyűrű

A „busz” egy olyan topológia, amelyben a számítógépek egyetlen kábelen vannak csatlakoztatva.

A "csillag" egy olyan topológia, amelyben a számítógépek egyetlen pontból vagy elosztóból származó kábelszakaszokhoz csatlakoznak.

A topológiát „gyűrűnek” nevezzük, ha a kábel, amelyhez a számítógépek csatlakoztatva vannak, egy gyűrűbe van zárva.

Bár maguk az alapvető topológiák egyszerűek, a valóságban gyakran vannak meglehetősen összetett kombinációk, amelyek több topológia tulajdonságait egyesítik.

2.1 Buszhálózati topológia

Ebben a topológiában minden számítógép egy kábellel csatlakozik egymáshoz. Minden számítógép egy közös kábelhez csatlakozik, amelynek végeire lezárók vannak felszerelve. A jel áthalad a hálózaton az összes számítógépen, visszaverve a véglezárókról.

Hálózati topológia diagram "busz" típusú

A "busz" topológiát a csomópontok közötti kapcsolatok lineáris struktúrája hozza létre. Ez a topológia megvalósítható hardverben, például két hálózati adapter központi számítógépekre történő telepítésével. A jel visszaverődésének megakadályozása érdekében a jelet elnyelő lezárókat kell a kábel végeire felszerelni.

A busz topológiájú hálózatban a számítógépek az adatokat egy adott számítógéphez címzik, és a kábelen keresztül továbbítják azokat elektromos jelek - hardveres MAC-címek - formájában. A buszon keresztüli számítógépes interakció folyamatának megértéséhez meg kell értenie a következő fogalmakat:

• jelátvitel
• jelvisszaverődés
• Végrehajtó

1. Jelátvitel

Az adatokat elektromos jelek formájában továbbítják a hálózat összes számítógépére; azonban csak az kap információt, akinek a címe megegyezik az ezekben a jelekben titkosított címzett címével. Ráadásul egy adott időpontban csak egy számítógép tud továbbítani. Mivel az adatokat csak egy számítógép továbbítja a hálózatra, teljesítményük a buszra csatlakoztatott számítógépek számától függ. Minél többen vannak, pl. Minél több számítógép vár adatátvitelre, annál lassabb a hálózat. Közvetlen kapcsolat levezetéséhez azonban áteresztőképesség hálózat és a benne lévő számítógépek száma lehetetlen. Mivel a számítógépek számán kívül a hálózati teljesítményt számos tényező befolyásolja, többek között:

• jellemzők hardver számítógépek a hálózaton
• a számítógépek adatátviteli gyakorisága
• futó hálózati alkalmazások típusa
• hálózati kábel típusa
• távolság a hálózaton lévő számítógépek között

A busz passzív topológia. Ez azt jelenti, hogy a számítógépek csak „meghallgatják” a hálózaton keresztül továbbított adatokat, de nem adják át azokat a feladótól a címzetthez. Ezért ha az egyik számítógép meghibásodik, az nem befolyásolja a többiek működését. Az aktív topológiákban a számítógépek újragenerálják a jeleket és továbbítják azokat a hálózaton keresztül.

2. Jelvisszaverődés

Az adatok vagy elektromos jelek a hálózaton keresztül terjednek – a kábel egyik végétől a másikig. Ha nem teszünk különösebb intézkedést, a kábel végét elérő jel visszaverődik, és nem teszi lehetővé más számítógépek számára az átvitelt. Ezért, miután az adatok célba érnek, az elektromos jeleket ki kell oltani.

3. Terminátor

Az elektromos jelek visszaverődésének megakadályozása érdekében a kábel mindkét végére dugót (lezárókat) szerelnek fel, amelyek elnyelik ezeket a jeleket. A hálózati kábel minden végét csatlakoztatni kell valamihez, például számítógéphez vagy hordócsatlakozóhoz - a kábel hosszának növelése érdekében. A kábel bármely szabad (semmihez nem csatlakoztatott) végéhez egy lezárót kell csatlakoztatni, hogy megakadályozza az elektromos jelek visszaverődését.

Terminátor telepítése

A hálózat integritása sérülhet, ha egy hálózati kábel elszakad, amikor fizikailag elszakad, vagy az egyik vége lecsatlakozik. Az is lehetséges, hogy a kábel egy vagy több végén nincsenek lezárók, ami az elektromos jelek visszaverődéséhez és a hálózat lezárásához vezet. A hálózat "leesik". Maguk a hálózaton lévő számítógépek továbbra is teljesen működőképesek maradnak, de amíg a szegmens megszakad, nem tudnak egymással kommunikálni.

Ennek a hálózati topológiának vannak előnyei és hátrányai.

D előnyeit busz topológiák:

• rövid hálózati beállítási idő
• alacsony költség (kevesebb kábel és hálózati eszköz szükséges)
• könnyű beállítás
• A munkaállomás meghibásodása nem befolyásolja a hálózat működését

Hibák busz topológiák:

• az ilyen hálózatokat nehéz bővíteni (növelje a hálózatban lévő számítógépek számát és a szegmensek számát - az őket összekötő kábel egyes szakaszai).
• Mivel a busz megosztott, egyszerre csak az egyik számítógép tud továbbítani.
• A „busz” egy passzív topológia – a számítógépek csak a kábelre „hallgatnak”, és nem tudják visszaállítani a hálózaton keresztüli átvitel során gyengült jeleket.
• A busz topológiájú hálózat megbízhatósága alacsony. Amikor az elektromos jel eléri a kábel végét, az (hacsak nem tesznek különleges intézkedéseket) visszaverődik, megzavarva a teljes hálózati szegmens működését.

A busz topológiában rejlő problémák ahhoz vezettek, hogy ezeket a hálózatokat gyakorlatilag nem használják.

A buszhálózati topológia 10 Mbps Ethernet logikai topológia néven ismert.

2.2 Alapvető csillaghálózati topológia

A csillag topológiában minden számítógép egy központi komponenshez, úgynevezett hubhoz csatlakozik. Minden számítógép külön csatlakozókábellel csatlakozik a hálózathoz. A továbbító számítógép jelei a hubon keresztül jutnak el mindenki máshoz.

A „csillagban” mindig van egy központ, amelyen a hálózat bármely jele áthalad. A központi link funkcióit speciális hálózati eszközök, és bennük a jelátvitel többféleképpen történhet: bizonyos esetekben a készülék a küldő csomópont kivételével minden csomóponthoz küld adatokat, máskor pedig elemzi, hogy melyik csomóponthoz szánják az adatokat, és csak neki küldi el.

Ez a topológia hajnalban keletkezett számítógépes technológia, amikor a számítógépek egy központi, fő számítógéphez voltak csatlakoztatva.

Csillaghálózati topológia diagram

Előnyök"csillag" tipológiák:

• egy munkaállomás meghibásodása nem befolyásolja a teljes hálózat egészének működését
• jó hálózati skálázhatóság
• egyszerű hibaelhárítás és hálózati szünetek
• nagy hálózati teljesítmény (megfelelő tervezéstől függően)
• rugalmas ügyintézési lehetőségek

Hibák"csillag" tipológiák:

• a központi hub meghibásodása a hálózat (vagy hálózati szegmens) egészének működésképtelenségét eredményezi
• a hálózathoz gyakran több kábelre van szükség, mint a legtöbb más topológiához
• egy hálózatban (vagy hálózati szegmensben) a munkaállomások véges számát a központi hub portjainak száma korlátozza.

Az egyik leggyakoribb topológia, mert könnyen karbantartható. Főleg olyan hálózatokban használják, ahol a hordozó sodrott érpárú kábel. UTP kategória 3 vagy 5. (Sodratlan érpárú kábelkategóriák, amelyek 1-től 7-ig vannak számozva, és meghatározzák az effektív frekvenciatartományt. Egy magasabb kategóriájú kábel általában több vezetékpárt tartalmaz, és minden páron egységnyi hosszonként több menet van).

A csillag topológia tükröződik Gyors technológiák Ethernet6.

2.3 Alapvető gyűrűs hálózati topológia

A gyűrűs topológiában a számítógépek egy gyűrűt alkotó kábelhez csatlakoznak. Ezért a kábelnek egyszerűen nem lehet szabad vége, amelyhez egy lezárót kell csatlakoztatni. A jeleket a gyűrű mentén egy irányba továbbítják, és minden számítógépen áthaladnak. A passzív busz topológiától eltérően itt minden számítógép ismétlőként (repeater) működik, felerősítve a jeleket, és továbbadva a következő számítógépnek. Ezért, ha egy számítógép meghibásodik, az egész hálózat leáll.

Gyűrűs hálózati diagram

A zárt gyűrűs topológia működése a token átadáson alapul.

A token egy adatcsomag, amely lehetővé teszi a számítógép számára, hogy adatokat továbbítson a hálózatba.

A token szekvenciálisan kerül továbbításra egyik számítógépről a másikra, egészen addig, amíg az adatátvitelt „akaró” meg nem kapja. Az átvitelt indítani kívánó számítógép „elfogja” a tokent, módosítja azt, beleteszi a címzett címét az adatok közé, majd a gyűrűn körbeküldi a címzettnek.

Az adatok minden számítógépen áthaladnak, amíg el nem érik azt, amelynek címe megegyezik az adatokban megadott címzett címével. Ezt követően a fogadó számítógép üzenetet küld a küldőnek, megerősítve, hogy az adatok vétele megtörtént. A visszaigazolást követően a küldő számítógép létrehoz egy új tokent, és visszaküldi a hálózatnak.

Első pillantásra úgy tűnik, hogy a marker átvitele sok időt vesz igénybe, valójában azonban a marker szinte fénysebességgel mozog. Egy 200 méter átmérőjű gyűrűben a marker másodpercenként 10 000 fordulattal tud keringeni.

Előnyök gyűrű topológia:

• könnyű telepítés
• a kiegészítő felszerelések szinte teljes hiánya
• a stabil működés lehetősége az adatátviteli sebesség jelentős csökkenése nélkül nagy hálózati terhelés mellett, mivel a token használata kizárja az ütközések lehetőségét.

Hibák gyűrű topológia:

• egy munkaállomás meghibásodása és egyéb problémák (kábelszakadás) az egész hálózat teljesítményét befolyásolják
• a konfiguráció és a beállítás bonyolultsága
• nehézség a hibaelhárításban

Leggyakrabban az optikai hálózatokban használják. FDDI8, Token ring9 szabványokban használatos.

3. Egyéb lehetséges hálózati topológiák

A valódi számítógépes hálózatok folyamatosan bővülnek és modernizálódnak. Ezért egy ilyen hálózat szinte mindig hibrid, azaz. topológiája több alapvető topológia kombinációja. Könnyű elképzelni olyan hibrid topológiákat, amelyek csillag és busz, vagy gyűrű és csillag kombinációi.

3.1 Fa hálózati topológia

A fa topológiája több „csillag” uniójának tekinthető. Ez a topológia a legnépszerűbb manapság a helyi hálózatok építésekor.

Fa hálózati topológia diagram

A fa topológiájában van a fa gyökere, amelyből ágak és levelek nőnek.

Egy fa lehet aktív vagy igaz és passzív. Aktív fánál a központi számítógépek több kommunikációs vonal összekapcsolásának központjaiban helyezkednek el, passzív fánál pedig koncentrátorok (hubok).

6. ábra - Aktív fa hálózat topológia diagramja

7. ábra - Passzív fa hálózat topológia diagramja

3.2 Kombinált hálózati topológiák

A kombinált topológiákat meglehetősen gyakran használják, ezek közül a leggyakoribb a csillag-busz és a csillaggyűrű.

A csillag-busz topológia egy busz és egy passzív csillag kombinációját használja.

Egy kombinált csillag-busz hálózati topológia vázlata

Mind az egyes számítógépek, mind a teljes buszszegmensek csatlakoznak a hubhoz. Valójában egy fizikai busz topológia valósul meg, amely magában foglalja a hálózat összes számítógépét. Ebben a topológiában több hub is használható, amelyek összekapcsolódnak és alkotják az úgynevezett gerinc, támogató buszt. Mindegyik elosztóhoz külön számítógép vagy buszszegmens csatlakozik. Az eredmény egy csillaggumi fa. Így a felhasználó rugalmasan kombinálhatja a busz és a csillag topológiák előnyeit, és a hálózatra kapcsolt számítógépek számát is könnyedén módosíthatja. Az információelosztás szempontjából ez a topológia egy klasszikus busznak felel meg.

Csillaggyűrűs topológia esetén nem maguk a számítógépek egyesülnek gyűrűvé, hanem speciális hubok, amelyekhez a számítógépek pedig csillag alakú kettős kommunikációs vonalakon kapcsolódnak.

Egy kombinált csillaggyűrűs hálózati topológia sémája

A valóságban a hálózat összes számítógépe zárt gyűrűben van, mivel a hubokon belül a kommunikációs vonalak zárt hurkot alkotnak (ahogyan a 9. ábrán látható). Ez a topológia lehetővé teszi a csillag- és gyűrű topológiák előnyeinek kombinálását. Például a hubok lehetővé teszik az összes hálózati kábel csatlakozási pontjának egy helyen történő összegyűjtését. Ha információterjesztésről beszélünk, ez a topológia egy klasszikus gyűrűvel egyenértékű.

3.3 "Rács" hálózati topológia

Végül meg kell említeni a mesh vagy mesh topológiát, amelyben minden vagy sok számítógép és egyéb eszköz közvetlenül kapcsolódik egymáshoz (10. ábra).

10. ábra - Hálózati háló topológia diagramja

Ez a topológia rendkívül megbízható - ha valamelyik csatorna megszakad, az adatátvitel nem áll le, mivel többféle információtovábbítási útvonal lehetséges. A mesh topológiákat (leggyakrabban nem teljes, de részleges) akkor használják, ha a maximális hálózati hibatűrés biztosítására van szükség, például egy nagyvállalati hálózat több szakaszának csatlakoztatásakor vagy az internethez való csatlakozáskor, bár természetesen van fizetni ezért: jelentősen megnő a kábelfogyasztás, bonyolultabbá válik a hálózati berendezés és konfigurációja.

Jelenleg a modern hálózatok túlnyomó többsége csillagtopológiát vagy hibrid topológiát használ, amely több csillag ötvözete (például egy fa topológia), és egy CSMA/CD (carrier sense multiple access) átviteli módszert. ütközésészlelés) .

Töredék számítógép hálózat

A számítógépes hálózat egy töredéke tartalmazza azokat a főbb kommunikációs berendezéseket, amelyeket ma helyi hálózatok kialakítására és globális kapcsolatokon keresztül történő összekapcsolására használnak. A számítógépek közötti helyi kapcsolatok kiépítésére használják őket különböző fajták kábelrendszerek, hálózati adapterek, átjátszó hubok, hidak, kapcsolók és útválasztók. A helyi hálózatok globális kapcsolatokhoz való csatlakoztatásához hidak és útválasztók speciális kimeneteit (WAN portokat), valamint hosszú vonalakon keresztüli adatátviteli berendezéseket használnak - modemeket (analóg vonalakon keresztül történő munkavégzés esetén) vagy a hálózathoz csatlakozó eszközöket. digitális csatornák(TA – termináladapterek ISDN hálózatok, szervizeszközök digitális dedikált csatornákhoz, például CSU/DSU stb.).

Topológia alatt A számítógépes hálózat (elrendezése, konfigurációja, felépítése) általában a számítógépek hálózaton belüli fizikai elrendezését és kommunikációs vonalakkal való összekapcsolását jelenti. Fontos megjegyezni, hogy a topológia fogalma elsősorban a helyi hálózatokra vonatkozik, amelyekben a kapcsolatok szerkezete könnyen nyomon követhető. A globális hálózatokban a kapcsolatok felépítése általában rejtve van a felhasználók elől, és nem is nagyon fontos, mert minden kommunikációs munkamenet a saját útja mentén hajtható végre.
A topológia meghatározza a berendezésekkel szemben támasztott követelményeket, a használt kábel típusát, a csere lehetséges és legkényelmesebb kezelési módjait, a működés megbízhatóságát és a hálózat bővítésének lehetőségeit.

Három fő hálózati topológia létezik:

1. Hálózati topológia busz(busz), amelyben az összes számítógép párhuzamosan csatlakozik egy kommunikációs vonalhoz, és az egyes számítógépekről származó információkat egyidejűleg továbbítják az összes többi számítógéphez (1. ábra);

2. Csillag hálózati topológia(csillag), amelyben más perifériás számítógépek csatlakoznak egy központi számítógéphez, mindegyik külön kommunikációs vonalon (2. ábra);

3. Hálózati topológia gyűrű(gyűrű), amelyben minden számítógép mindig csak a láncban következő számítógépnek továbbít információt, és csak a láncban lévő előző számítógéptől kap információt, és ez a lánc egy „gyűrűbe” záródik (3. ábra).

Rizs. 1. Hálózati topológia „busz”

Rizs. 2. Csillaghálózati topológia

Rizs. 3. Hálózati topológia „gyűrű”

A gyakorlatban gyakran használják az alaptopológia kombinációit, de a legtöbb hálózat erre a háromra összpontosít. Tekintsük most röviden a felsorolt ​​hálózati topológia jellemzőit.

Busz topológia(vagy más néven „közös busz”), már felépítésénél fogva lehetővé teszi a számítógépek hálózati berendezéseinek azonosítását, valamint az összes előfizető egyenlőségét. Ilyen kapcsolattal a számítógépek csak felváltva tudnak továbbítani, mert csak egy kommunikációs vonal van. Ellenkező esetben a továbbított információ az átfedés (konfliktus, ütközés) következtében torzul. Így a busz félduplex cseremódot valósít meg (mindkét irányban, de felváltva, és nem egyszerre).
A „busz” topológiában nincs központi előfizető, amelyen keresztül minden információ továbbításra kerül, ami növeli annak megbízhatóságát (végül is, ha valamelyik központ meghibásodik, a központ által vezérelt teljes rendszer működése megszűnik). Új előfizetők hozzáadása a buszhoz meglehetősen egyszerű, és általában még a hálózat működése közben is lehetséges. A legtöbb esetben egy busz minimális mennyiségű összekötő kábelt igényel más topológiákhoz képest. Figyelembe kell azonban venni, hogy minden számítógéphez (a két külső kivételével) két kábel tartozik, ami nem mindig kényelmes.
Mivel az esetleges konfliktusok feloldása ebben az esetben minden egyes előfizető hálózati berendezésére hárul, a „busz” topológiájú hálózati adapterek bonyolultabbak, mint más topológiák esetében. A „busz” topológiájú hálózatok (Ethernet, Arcnet) elterjedt elterjedtsége miatt azonban a hálózati berendezések költsége nem túl magas.
A busz nem fél az egyes számítógépek meghibásodásától, mert a hálózat összes többi számítógépe továbbra is normálisan tud cserélni. Úgy tűnhet, hogy a busz nem sérült és a kábel elszakadt, mivel ebben az esetben két teljesen működőképes buszunk van. Az elektromos jelek hosszú kommunikációs vonalakon való terjedésének sajátosságai miatt azonban gondoskodni kell arról, hogy a busz végein speciális eszközöket - terminátorokat helyezzenek el, amint az az ábrán látható. 1 téglalapok formájában. A terminátorok beépítése nélkül a jel visszaverődik a vonal végéről, és torzul, így a hálózaton keresztüli kommunikáció lehetetlenné válik. Tehát, ha a kábel elszakad vagy megsérül, a kommunikációs vonal koordinációja megszakad, és a kommunikáció leáll még az egymással kapcsolatban maradó számítógépek között is. A buszkábel bármely pontján bekövetkező rövidzárlat letiltja a teljes hálózatot. A buszon lévő hálózati berendezések bármilyen meghibásodását nagyon nehéz lokalizálni, mivel minden adapter párhuzamosan van csatlakoztatva, és nem olyan könnyű megérteni, hogy melyik hibásodott meg.
A „busz” topológiájú hálózat kommunikációs vonalán való áthaladáskor az információs jelek gyengülnek és semmilyen módon nem újulnak meg, ami szigorú korlátozásokat ír elő a kommunikációs vonalak teljes hosszára vonatkozóan, emellett minden előfizető különböző szintű jeleket fogadhat. a hálózatról az adó előfizető távolságától függően. Ez további követelményeket támaszt a hálózati berendezések fogadó csomópontjaival szemben. A „busz” topológiájú hálózat hosszának növelése érdekében gyakran több szegmenst (amelyek mindegyike busz) használnak, amelyek speciális jelfrissítőkkel - ismétlőkkel vannak összekötve.
A hálózat hosszának ilyen növekedése azonban nem tarthat a végtelenségig, mert a kommunikációs vonalak mentén a jel terjedésének véges sebességével is korlátok vannak.

Csillag topológia- ez egy topológia világosan kijelölt központtal, amelyhez az összes többi előfizető csatlakozik. Minden információcsere kizárólag a központi számítógépen keresztül történik, ami így nagyon nagy terhelést jelent, ezért a hálózaton kívül mást nem tud tenni. Nyilvánvaló, hogy a központi előfizető hálózati berendezésének lényegesen összetettebbnek kell lennie, mint a perifériás előfizetők berendezéseinek. Ebben az esetben nem kell beszélni az előfizetők egyenlő jogairól. Általában a központi számítógép a legerősebb, és ehhez van hozzárendelve a központ kezeléséhez szükséges összes funkció. A csillag topológiájú hálózatban elvileg nem lehetséges konfliktus, mert a menedzsment teljesen centralizált, nincs ok a konfliktusra.
Ha a sztár számítógépes meghibásodásokkal szembeni ellenállásáról beszélünk, akkor egy periféria meghibásodása semmilyen módon nem befolyásolja a hálózat megmaradt részének működését, de a központi számítógép bármilyen meghibásodása teljesen működésképtelenné teszi a hálózatot. Ezért speciális intézkedéseket kell tenni a központi számítógép és hálózati berendezései megbízhatóságának javítására. Bármelyik kábel elvágása vagy rövidzárlata csillag topológiában csak egy számítógéppel szakítja meg a kommunikációt, és az összes többi számítógép továbbra is normálisan működhet.
A busztól való deklináción a csillagban minden kommunikációs vonalon csak két előfizető van: a központi és egy a perifériás vonalon. Leggyakrabban két kommunikációs vonalat használnak ezek összekapcsolására, amelyek mindegyike csak egy irányba továbbítja az információt. Így minden kommunikációs kapcsolaton csak egy vevő és egy adó található. Mindez jelentősen leegyszerűsíti a hálózati telepítést a buszhoz képest, és szükségtelenné teszi további külső lezárók alkalmazását. A kommunikációs vonal jelcsillapításának problémája is könnyebben megoldható „csillagban”, mint „buszon”, mert minden vevő mindig azonos szintű jelet kap. A csillag topológia komoly hátránya az előfizetők számának szigorú korlátozása. A központi előfizető jellemzően legfeljebb 8-16 periféria-előfizetőt tud kiszolgálni. Ha ezeken a határokon belül meglehetősen könnyű új előfizetőket csatlakoztatni, akkor ezek túllépése egyszerűen lehetetlen. Igaz, néha egy csillag lehetőséget biztosít a bővítésre, vagyis egy másik központi előfizető csatlakoztatására az egyik periféria-előfizető helyett (az eredmény több összekapcsolt csillag topológiája).
ábrán látható csillag. 2, aktív, vagy valódi csillagnak nevezik. Létezik egy passzív csillagnak nevezett topológia is, amely csak felületesen hasonlít egy csillagra (4. ábra). Ebben az időben sokkal elterjedtebb, mint az aktív csillag. Elég azt mondani, hogy ma a legnépszerűbb Ethernet hálózatban használják.

Rizs. 4. Passzív csillag topológia

Az ilyen topológiájú hálózat középpontjában nem számítógép található, hanem egy koncentrátor vagy hub, amely ugyanazt a funkciót látja el, mint az átjátszó. Megújítja a fogadott jeleket és továbbítja azokat más kommunikációs vonalakra. Bár a kábelezési mintázat hasonló a valódi vagy aktív csillaghoz, valójában egy busz topológiával van dolgunk, mivel az egyes számítógépekről érkező információkat egyidejűleg továbbítják az összes többi számítógéphez, és nincs központi előfizető. Természetesen a passzív csillag drágább, mint egy normál busz, mert ebben az esetben is kell egy csomópont. Mindazonáltal számos további funkciót biztosít a sztár előnyeihez. Éppen ezért az utóbbi időben a passzív csillag egyre inkább felváltja az igazi csillagot, amelyet kilátástalan topológiának tartanak.
Az aktív és passzív csillagok között egy köztes típusú topológia is megkülönböztethető. Ebben az esetben a hub nem csak közvetíti a jeleket, hanem kezeli is a központot, de magában a cserében nem vesz részt.
Nagy sztár előny(aktív és passzív egyaránt) az, hogy minden kapcsolódási pontot egy helyen gyűjtenek össze. Ez lehetővé teszi a hálózat működésének egyszerű nyomon követését, a hálózati hibák lokalizálását bizonyos előfizetők egyszerű leválasztásával a központból (ami pl. busz esetén lehetetlen), és korlátozza az illetéktelen személyek hozzáférését a létfontosságú csatlakozási pontokhoz. a hálózat számára. Csillag esetén minden periféria-előfizető egy kábelen (amely mindkét irányban továbbít) vagy két kábelen (mindegyik egy irányba ad) megközelíthető, a második helyzet gyakoribb. A teljes csillag topológia közös hátránya, hogy a kábelfogyasztás lényegesen magasabb, mint más topológiák esetében. Például, ha a számítógépek egy sorban helyezkednek el (mint az 1. ábrán), akkor a „csillag” topológia kiválasztásakor többszörösen több kábelre lesz szüksége, mint a „busz” topológiánál. Ez jelentősen befolyásolhatja a teljes hálózat egészének költségeit.

Gyűrű topológia egy topológia, amelyben minden számítógép kommunikációs vonalakon csak két másikkal van összekötve: az egyiktől csak információt vesz, a másikhoz pedig csak továbbít. Minden kommunikációs vonalon, akárcsak egy csillag esetében, csak egy adó és egy vevő található. Ez lehetővé teszi, hogy elkerülje a külső terminátorok használatát. A gyűrű fontos tulajdonsága, hogy minden számítógép továbbítja (megújítja) a jelet, azaz ismétlőként működik, ezért a jel csillapítása a gyűrűben nem számít, csak a gyűrű szomszédos számítógépei közötti csillapítás a fontos. Ebben az esetben nincs egyértelműen meghatározott központ, minden számítógép lehet egyforma. Azonban elég gyakran egy speciális előfizetőt osztanak ki a sprattban, aki irányítja a központot vagy felügyeli a központot. Nyilvánvaló, hogy egy ilyen vezérlőelőfizető jelenléte csökkenti a hálózat megbízhatóságát, mert meghibásodása azonnal megbénítja az egész központot.
Szigorúan véve a sprattban lévő számítógépek nem teljesen egyenlőek (ellentétben például a busz topológiával). Egyesek szükségszerűen korábban kapnak információt az adott pillanatban továbbító számítógépről, míg mások később. A topológia ezen sajátosságán alapulnak a kifejezetten a „gyűrűhöz” tervezett hálózati csere vezérlési módszerek. Ezeknél a módszereknél a következő átvitel joga (vagy ahogy szokták mondani, a hálózat átvétele) sorban átszáll a kör következő számítógépére.
Az új előfizetők csatlakoztatása a „gyűrűhöz” általában teljesen fájdalommentes, bár a csatlakozás idejére a teljes hálózat kötelező leállítása szükséges. Akárcsak a „busz” topológia esetében, az előfizetők maximális száma egy sprattban meglehetősen nagy lehet (akár ezer vagy több). A gyűrűs topológia általában a leginkább ellenálló a túlterhelésekkel szemben, megbízható működést biztosít a hálózaton keresztül továbbított legnagyobb információáramlás mellett, mivel általában nincsenek ütközések (ellentétben a busszal), és nincs központi előfizető (ellentétben a Csillag) .
Mivel a sprattban lévő jel a hálózat összes számítógépén áthalad, legalább az egyik meghibásodása (vagy annak hálózati telepítése) megzavarja az egész hálózat működését. Hasonlóképpen, az egyes gyűrűkábelek szakadása vagy rövidzárlata lehetetlenné teszi az egész hálózat működését. A gyűrű a leginkább érzékeny a kábel sérülésére, ezért ez a topológia általában két (vagy több) párhuzamos kommunikációs vonal fektetését jelenti, amelyek közül az egyik tartalék.
Ugyanakkor a gyűrű nagy előnye, hogy az egyes előfizetők jeleinek újraküldése lehetővé teszi a teljes hálózat méretének jelentős növelését (esetenként akár több tíz kilométerre is). A gyűrű viszonylag jobb, mint bármely más topológia.

Hátrány gyűrűk (egy csillaghoz képest) úgy tekinthető, hogy két kábelt kell csatlakoztatni a hálózat minden számítógépéhez.

Néha a gyűrű topológia két gyűrűs kommunikációs vonalon alapul, amelyek ellentétes irányba továbbítják az információkat. Egy ilyen megoldás célja az információátvitel sebességének növelése (ideális esetben a duplájára). Ezenkívül, ha az egyik kábel megsérül, a hálózat egy másik kábellel is működhet (bár a maximális sebesség csökken).
A három fő, alapvető topológia mellett gyakran használják a hálózati topológiát is. fa" (fa), amely több csillag kombinációjának tekinthető. A csillagokhoz hasonlóan a fa is lehet aktív, vagy valós (5. ábra) és passzív (6. ábra). Aktív fánál a központi számítógépek több kommunikációs vonal összekapcsolásának központjaiban helyezkednek el, passzív fánál pedig koncentrátorok (hubok).

Rizs. 5. „Aktív fa” topológia

Rizs. 6. „Passzív fa” topológia. K - koncentrátorok

A kombinált topológiákat is gyakran használják, például csillag-busz, csillag-gyűrű.

A topológia fogalmának kétértelműsége.

A hálózati topológia nemcsak a számítógépek fizikai elhelyezkedését határozza meg, hanem, ami sokkal fontosabb, a köztük lévő kapcsolatok jellegét, a jelek hálózaton belüli terjedésének jellemzőit. A kapcsolatok jellege határozza meg a hálózat hibatűrésének mértékét, a szükséges hálózati berendezések komplexitását, a központ legmegfelelőbb kezelési módját, a lehetséges átviteli médiák (kommunikációs csatornák) típusait, a hálózat megengedett méretét. hálózat (a kommunikációs vonalak hossza és az előfizetők száma), az elektromos koordináció szükségessége és még sok más.
Amikor az emberek a szakirodalomban a hálózati topológiára gondolnak, négy teljesen különböző koncepcióra gondolhatnak, amelyek különböző szintekhez kapcsolódnak hálózati architektúra:

1. Fizikai topológia (vagyis a számítógépek elrendezése és a kábelvezetés). Ebben a tartalomban például a passzív csillag nem különbözik az aktív csillagtól, ezért gyakran egyszerűen „csillagnak” nevezik.

2. Logikai topológia (vagyis a kapcsolatok szerkezete, a jel hálózaton keresztüli terjedésének jellege). Valószínűleg ez a topológia leghelyesebb definíciója.

3. Cserevezérlési topológia (vagyis a hálózat élvezetének jogának átadási elve és sorrendje az egyes számítógépek között).

4. Információs topológia (vagyis a hálózaton keresztül továbbított információáramlás iránya).

Például egy fizikai és logikai „busz” topológiájú hálózat kezelési módszerként használhatja a hálózat lefoglalási jogának továbbítását (vagyis gyűrűként jelenhet meg ebben a tartalomban), és egyidejűleg továbbíthatja az összes információt egy erre a célra szolgáló eszközön. számítógép (legyen sztár ebben a tartalomban).

Kevesen ismerik a hálózati topológiák kifejezést, de az átlagos felhasználó ismeri a helyi hálózat fogalmát számítógép tartozék még mindig van. Tehát a hálózati topológiák olyan eszközök, amelyek meghatározzák a létrehozott munkát számítógépes hálózatok, amely lehetővé teszi az információk egyidejű kezelését több gépen keresztül.

Nézzük meg közelebbről a hálózati topológiák fogalmát ebben a cikkben, és megtudjuk, miért van szükség rájuk, hol és hogyan kell helyesen használni, milyen típusú eszközök léteznek, milyen pozitív és negatív tulajdonságokkal rendelkeznek.

Hálózati topológiák – Bevezetés

A helyi számítógépes hálózatok nem működhetnek speciális hálózati eszközök nélkül. Gyakran kettőnél több számítógép vesz részt egy hálózatban, gyakran öt, tíz, húsz, vannak olyan hálózatok, amelyek egész vállalatokat egyesítenek. Valamilyen kommunikációs vonallal kapcsolódnak egymáshoz. A hálózatra kapcsolt gépek interakciója eltérő lehet. Többféle hálózat létrehozásával több eszközt is lehet egyesíteni:

• gyűrűs;
• csillagos;
• gumi;
• hierarchikus;
• tetszőleges.

Az informatikusok körében az ilyen hálózatok létrehozását topológiáknak nevezik. Ez egy fizikai eszközkészlet, amely helyi hálózatok létrehozására használható. Ezen kívül vannak logikai topológiák is.

A fizikai és logikai topológiák egymástól függetlenül működnek, és nem fedik egymást. Ha a fizikaiak felelősek a hálózat geometriájáért, akkor a logikaiak részt vesznek az adatfolyamok újraelosztásában a létrehozott hálózat különböző csomópontjai között, és meghatározzák a legtöbbet. hatékony módszer adatátvitel.

Mind a fizikai, mind a logikai topológiáknak vannak előnyei és hátrányai is, ezért a modern időkben egyformán használják őket. Az alábbiakban megvizsgáljuk az egyes hálózati topológiák főbb jellemzőit, és megtudjuk, mi az alapvető lényegük.

A busz topológia jellemzői: működési elv

Ha lineáris mono csatornát használnak az elektronikus adatok egyik számítógépről a másikra való átvitelére, ez azt jelenti, hogy a hálózat busztopológiája részt vesz a munkában. A mono csatorna végein speciális, úgynevezett terminátorok vannak felszerelve. A hálózatban részt vevő személyi számítógépek csatlakoztatva vannak megosztott hálózat a közös vonali mono csatornával érintkező T alakú csatlakozón keresztül.

Az elektronikus adatok a terminátorokhoz érkeznek, és minden hálózati csomóponthoz egyszerre érkeznek, de figyelembe kell venni őket elektronikus dokumentumokat Csak az a számítógép, amelyre az üzenetet küldték. A fő átviteli jelet minden hálózatban részt vevő számítógép rögzíti, ezért az elektronikus adatátviteli közeg a hálózat közös eleme.

A busz topológia széles körben elterjedt az Ethernet architektúra fejlett képességeivel.

A busz topológia fő előnyei a következők:

• könnyű konfigurálás, a létrehozott hálózat egyértelmű konfigurálása;
• a hálózat nem szakad meg, ha több benne lévő számítógép meghibásodik, ami azt jelenti, hogy ellenáll mindenféle számítógépes problémának.

A gumiabroncs-tipológia fő hátrányai:

• korlátozott a lefektetendő hálózati kábel hossza, és korlátozott a hálózatba kerülő számítástechnikai eszközök száma is;
• az egész hálózat a mono csatorna állapotától függ; ha megsérül, az egész hálózat szenved; gyakran nagyon nehéz megtalálni a hibapontot egy buszhálózatban, különösen akkor, ha minden összetevője el van szigetelve.

A csillag topológia jellemzői: működési elv

Csillag típusú hálózat létrehozásakor minden egyes Személyi számítógépúgynevezett hubhoz vagy koncentrátorhoz csatlakozik. Ennek köszönhetően a hálózatban lévő összes számítógépes egység párhuzamos kapcsolata jön létre. Ezek az összetevők a fő összekötő kapcsolatok, amelyek lehetővé teszik a kommunikációt a hálózatban lévő számítógépek között.

Ez a hálózat is használ egy közös információs mezőt, vagyis az információkat minden kommunikációs csomóponthoz elküldik, de csak egy szakasz fogadhatja, amelyre eredetileg küldték.

A csillaghálózat fő előnyei:

• könnyen beállítható és csatlakoztatható új számítógépes berendezés;
• a buszhálózathoz hasonlóan ellenáll a hálózatra csatlakoztatott számítógépek meghibásodásának;
• lehetővé teszi az összes csatlakoztatott egység központi kezelését.

A csillagtipológia fő hátrányai:

• a hálózati kábel magas fogyasztása a telepítés során;
• Egy hub vagy koncentrátor meghibásodása a teljes elektronikus adatátviteli lánc meghibásodásához vezet.

A csillaghálózat központi elosztóra is épülhet. Olyan intelligens eszközre utal, amely összekapcsolja a hálózat egyes számítógépes egységeit. A kimenet-bemenet működés elve lehetővé teszi, hogy ne minden egységre közös információs mezőt használjunk, hanem az egyik pontból a másikba való információátvitelt adjuk meg, harmadik, negyedik... Kiderül, hogy minden egyes számítógép amellett, hogy hubok, szintén egy központi hubhoz csatlakozik, ha a hálózaton belül meghibásodás történik, akkor a teljes hálózat nem szenved kárt. Meghibásodás esetén a hibapont spontán lekapcsol a hálózatról, ami lehetővé teszi annak gyors megtalálását és az összes működési hiba megszüntetését.

Egy ilyen hálózat lefektetéséhez nagy mennyiségű hálózati kábelre van szükség, de működésének hatékonysága megéri.

A csillagtipológia lehet egyfajta fa is, amely több csillag kombinációja. Az összefonódástól függően megkülönböztetik a hálózat aktív, passzív vagy valódi állapotát. Állapottól függően vagy koncentrátoros hubokat, vagy központi számítógépeket használnak a hálózatban lévő számítógépegységek közötti kapcsolatok létrehozására.

Ha központi számítógépet választ, akkor valóban megbízható és produktív hálózatot hozhat létre, de nem olcsó. Ha koncentrátorokkal ellátott hubokat használ, akkor többszöröse kevesebb lesz, de a teljesítménymutató lényegesen alacsonyabb lesz.

A gyűrűtopológia jellemzői: működési elv

A gyűrűs topológia magában foglalja az összes hálózati csatorna közvetlen összekapcsolását egyetlen megszakítás nélküli láncba. Ez nem jelenti azt, hogy ez egy tipikus kör. A gyűrűs hálózat lényege, hogy az egyik számítógép egység kimenete és egy másik bemenete elektronikus adatok továbbítására szolgál. Az információ mozgása egy folyamban történik. Ha van információ a kimeneten, és az nem érkezik meg a bemeneten, akkor az ismét visszakerül a kimenetre, egy következő kísérlettel a bemenet elérésére. Vagyis az információ mindig ugyanazon az útvonalon halad a feladótól a címzettig és vissza.

A logikai gyűrű hajlamos bezárulni. A gyűrűs hálózat fő előnye, hogy nagyon könnyű beállítani. De nem megbízható a váratlan meghibásodások ellen. Ha az áramkörben hiba lép fel, az adatgyűrű megszakad. A gyakorlatban leggyakrabban az informatikusok módosított gyűrűtipológiájú projekteket valósítanak meg.

Kombinált megoldások helyi számítógépes hálózatok létrehozására

A hálózat megbízhatóságának biztosítása érdekében a gyakorlatban gyakran alkalmazzák az alapvető hálózati topológiák kombinációit. A leggyakrabban használt csillag-busz vagy csillag-gyűrű topológiák. Mi az eredménye több eszköz kombinálásának a helyi számítógépes hálózatok fektetésekor? A válasz itt egyértelmű - a hálózat megbízhatóságának biztosítása, a meghibásodásokkal szembeni ellenállás és a lánc mentén történő információtovábbítás elvének kötelező betartásának hiánya, ami leegyszerűsíti a munkát, ha a hálózatban hibák lépnek fel.

Ugyanakkor mind a hálózat működési elve, mind a telepítés folyamata leegyszerűsödik.

Foglaljuk össze

Most már ismeri a hálózati topológiák fő típusait. Az ebben a cikkben bemutatott lehetőségek a legjellemzőbbek, és a modern helyi számítógépes hálózatok telepítésénél használatosak. Ez azonban nem jelenti azt, hogy ne használnának fejlettebb topológiákat; ezeket gyakran speciális szolgáltatási objektumokhoz, például tudományos vagy katonai objektumokhoz fejlesztik. De tipikus polgári alkalmazásokhoz az itt tárgyalt hálózati topológiák teljesen elegendőek.

A meglévő topológiákat évtizedek óta hozták létre, ezért célszerű széles körben alkalmazni őket.

Bevezetés

1. A hálózati topológia fogalma

2. Alapvető hálózati topológiák

2.3 Alapvető gyűrűs hálózati topológia

3. Egyéb lehetséges hálózati topológiák

3.1 Fa hálózati topológia

3.2 Kombinált hálózati topológiák

3.3 "Rács" hálózati topológia

4. A topológia fogalmának poliszémiája

Következtetés

Bibliográfia

Bevezetés

Ma már lehetetlen elképzelni az emberi tevékenységet számítógépes hálózatok használata nélkül.

A számítógépes hálózat egy elosztott információfeldolgozó rendszer, amely legalább két számítógépből áll, amelyek egymással kölcsönhatásba lépnek speciális eszközök kommunikáció.

A számítógépek távolságától és méretétől függően a hálózatokat hagyományosan helyi és globális hálózatokra osztják.

A helyi hálózatok olyan hálózatok, amelyek zárt infrastruktúrával rendelkeznek, mielőtt elérnék a szolgáltatókat. A "LAN" kifejezés egy kis irodai hálózatot és egy több száz hektáros nagy üzemi szintű hálózatot egyaránt leírhat. A helyi hálózatokat általában egy bizonyos szervezeten belül telepítik, ezért is hívják őket vállalati hálózatok.

Néha megkülönböztetnek egy köztes osztály hálózatait - városi vagy regionális hálózatot, pl. hálózat egy városon, régión belül stb.

A globális hálózat nagy földrajzi régiókat fed le, beleértve a helyi hálózatokat és egyéb távközlési hálózatokat és eszközöket is. A globális hálózatok szinte ugyanazokkal a képességekkel rendelkeznek, mint a helyiek. De kiterjesztik hatókörüket. A globális hálózatok használatának előnyeit elsősorban a működés sebessége korlátozza: a globális hálózatok kisebb sebességgel működnek, mint a helyiek.

A fent felsorolt ​​számítógépes hálózatok közül figyelmünket a helyi hálózatokra fordítjuk, hogy jobban megértsük a hálózatok architektúráját és az adatátviteli módszereket. És ehhez ismernie kell egy olyan dolgot, mint a hálózati topológia.

1. A hálózati topológia fogalma

A topológia egy hálózat fizikai konfigurációja logikai jellemzőivel kombinálva. A topológia egy szabványos kifejezés, amelyet a hálózat alapvető elrendezésének leírására használnak. A különböző topológiák használatának megértésével meghatározhatja, hogy a különböző típusú hálózatok milyen képességekkel rendelkeznek.

A topológiáknak két fő típusa van:

fizikai

logikus

A logikai topológia leírja a hálózati állomások interakciójának szabályait az adatátvitel során.

A fizikai topológia határozza meg az adathordozók csatlakoztatásának módját.

A "hálózati topológia" kifejezés a számítógépek, kábelek és egyéb hálózati összetevők fizikai elrendezését írja le. A hálózati topológia határozza meg a jellemzőit.

Egy adott topológia kiválasztása befolyásolja:

a szükséges hálózati berendezések összetétele

hálózati berendezések jellemzői

hálózatbővítési lehetőségek

hálózatkezelési módszer

A hálózati konfiguráció lehet decentralizált (amikor a kábel „körbefut” a hálózat minden állomásán), vagy központosított (amikor minden állomás fizikailag csatlakozik valamilyen központi eszközhöz, amely kereteket és csomagokat oszt el az állomások között). A központosított konfigurációra példa egy csillag, amelynek karjai végén munkaállomások találhatók. A decentralizált konfiguráció hasonló a hegymászók láncához, ahol mindenkinek megvan a saját pozíciója a láncban, és mindenkit egy kötél köt össze. A hálózat topológiájának logikai jellemzői határozzák meg, hogy a csomag milyen útvonalon halad át a hálózaton.

A topológia kiválasztásakor figyelembe kell venni, hogy az biztosítja a hálózat megbízható és hatékony működését, valamint a hálózati adatfolyamok kényelmes kezelését. Az is kívánatos, hogy a hálózat a létrehozási és karbantartási költségeket tekintve olcsó legyen, ugyanakkor maradjon lehetőség a további bővítésére, és lehetőleg a nagyobb sebességű kommunikációs technológiákra való átállásra. Ez nem könnyű feladat! A megoldáshoz tudnia kell, hogy milyen hálózati topológiák vannak.

2. Alapvető hálózati topológiák

Három alapvető topológia létezik, amelyekre a legtöbb hálózat épül.

csillag

gyűrű

Ha a számítógépek egyetlen kábelen vannak csatlakoztatva, a topológiát "busznak" nevezik. Ha a számítógépek egyetlen pontból vagy elosztóból származó kábelszakaszokhoz csatlakoznak, a topológiát csillag topológiának nevezik. Ha a kábel, amelyhez a számítógépek csatlakoznak, gyűrűbe van zárva, ezt a topológiát gyűrűnek nevezzük.

Bár maguk az alapvető topológiák egyszerűek, a valóságban gyakran vannak meglehetősen összetett kombinációk, amelyek több topológia tulajdonságait egyesítik.

2.1 Buszhálózati topológia

Ebben a topológiában az összes számítógép egy kábellel csatlakozik egymáshoz (1. ábra).

1. ábra - A "busz" típusú hálózati topológia diagramja

A "busz" topológiájú hálózatban a számítógépek az adatokat egy adott számítógéphez címzik, és a kábelen keresztül továbbítják azokat elektromos jelek - hardver MAC-címek - formájában. A buszon keresztüli számítógépes interakció folyamatának megértéséhez meg kell értenie a következő fogalmakat:

jelátvitel

jelvisszaverődés

Végrehajtó

1. Jelátvitel

Az adatokat elektromos jelek formájában továbbítják a hálózat összes számítógépére; azonban csak az kap információt, akinek a címe megegyezik az ezekben a jelekben titkosított címzett címével. Ráadásul egy adott időpontban csak egy számítógép tud továbbítani. Mivel az adatokat csak egy számítógép továbbítja a hálózatra, teljesítményük a buszra csatlakoztatott számítógépek számától függ. Minél többen vannak, pl. Minél több számítógép vár adatátvitelre, annál lassabb a hálózat. Lehetetlen azonban közvetlen összefüggést levezetni a hálózati sávszélesség és a benne lévő számítógépek száma között. Mivel a számítógépek számán kívül a hálózati teljesítményt számos tényező befolyásolja, többek között:

a hálózaton lévő számítógépek hardver jellemzői

a számítógépek adatátviteli gyakorisága

futó hálózati alkalmazások típusa

hálózati kábel típusa

távolság a hálózaton lévő számítógépek között

A busz passzív topológia. Ez azt jelenti, hogy a számítógépek csak „meghallgatják” a hálózaton keresztül továbbított adatokat, de nem adják át azokat a feladótól a címzetthez. Ezért ha az egyik számítógép meghibásodik, az nem befolyásolja a többiek működését. Az aktív topológiákban a számítógépek újragenerálják a jeleket és továbbítják azokat a hálózaton keresztül.

2. Jelvisszaverődés

Az adatok vagy elektromos jelek a hálózaton keresztül terjednek – a kábel egyik végétől a másikig. Ha nem teszünk különösebb intézkedést, a kábel végét elérő jel visszaverődik, és nem teszi lehetővé más számítógépek számára az átvitelt. Ezért, miután az adatok célba érnek, az elektromos jeleket ki kell oltani.

3. Terminátor

Az elektromos jelek visszaverődésének megakadályozása érdekében a kábel mindkét végére dugót (lezárókat) szerelnek fel, amelyek elnyelik ezeket a jeleket (2. ábra). A hálózati kábel minden végét csatlakoztatni kell valamihez, például számítógéphez vagy hordócsatlakozóhoz - a kábel hosszának növelése érdekében. Az elektromos jelek visszaverődésének megakadályozása érdekében a kábel bármely szabad - nem csatlakoztatott - végéhez egy lezárót kell csatlakoztatni.

2. ábra - Terminátor telepítése

A hálózat integritása sérülhet, ha egy hálózati kábel elszakad, amikor fizikailag elszakad, vagy az egyik vége lecsatlakozik. Az is lehetséges, hogy a kábel egy vagy több végén nincsenek lezárók, ami az elektromos jelek visszaverődéséhez és a hálózat lezárásához vezet. A hálózat "leesik". Maguk a hálózaton lévő számítógépek továbbra is teljesen működőképesek maradnak, de amíg a szegmens megszakad, nem tudnak egymással kommunikálni.

Ennek a hálózati topológiának vannak előnyei és hátrányai. Az előnyök közé tartozik:

rövid hálózati beállítási idő

alacsony költség (kevesebb kábel és hálózati eszköz szükséges)

könnyű beállítás

A munkaállomás meghibásodása nem befolyásolja a hálózat működését

Ennek a topológiának a hátrányai a következők.

az ilyen hálózatokat nehéz bővíteni (növelje a hálózatban lévő számítógépek számát és a szegmensek számát - az őket összekötő kábel egyes szakaszai).

Mivel a busz megosztott, egyszerre csak az egyik számítógép tud továbbítani.

A „busz” egy passzív topológia – a számítógépek csak a kábelre „hallgatnak”, és nem tudják visszaállítani a hálózaton keresztüli átvitel során gyengült jeleket.

A busz topológiájú hálózat megbízhatósága alacsony. Amikor az elektromos jel eléri a kábel végét, az (hacsak nem tesznek különleges intézkedéseket) visszaverődik, megzavarva a teljes hálózati szegmens működését.

A busz topológiában rejlő problémák oda vezettek, hogy ezeket a tíz éve oly népszerű hálózatokat mára gyakorlatilag nem használják.

A buszhálózati topológia 10 Mbps Ethernet logikai topológia néven ismert.

2.2 Alapvető csillaghálózati topológia

A csillag topológiában minden számítógép kábelszegmenseken keresztül egy központi komponenshez, úgynevezett hubhoz csatlakozik (3. ábra).

A továbbító számítógép jelei a hubon keresztül jutnak el mindenki máshoz.

Ez a topológia a számítástechnika korai időszakában keletkezett, amikor a számítógépeket egy központi, fő számítógéphez kötötték.

A topológia kifejezés a számítógépek, kábelek és egyéb hálózati összetevők fizikai elrendezését írja le.

A topológia egy szabványos kifejezés, amelyet a szakemberek a hálózat alapvető elrendezésének leírására használnak.

A „topológia” kifejezésen kívül a következőket is használják a fizikai elrendezés leírására:

Fizikai elhelyezkedés;

Elrendezés;

Diagram;

A hálózati topológia határozza meg a jellemzőit. Egy adott topológia kiválasztása különösen a következőket érinti:

a szükséges hálózati berendezések összetétele;

a hálózati berendezések jellemzői;

hálózatbővítési lehetőségek;

hálózatkezelési módszer.

Az erőforrások megosztásához vagy egyéb hálózati feladatok végrehajtásához a számítógépeket egymáshoz kell csatlakoztatni. Erre a célra a legtöbb esetben kábelt használnak (ritkábban vezeték nélküli hálózatokat - infravörös berendezéseket). Nem elég azonban egyszerűen csatlakoztatni a számítógépet egy olyan kábelhez, amely más számítógépeket is összeköt. A különböző típusú kábelek, különböző hálózati kártyákkal, hálózati operációs rendszerekkel és egyéb összetevőkkel kombinálva eltérő számítógép-elrendezést igényelnek.

Minden hálózati topológia számos feltételt támaszt. Például nemcsak a kábel típusát, hanem a fektetés módját is megszabhatja.

Alapvető topológiák

• csillag

  gyűrű

Ha a számítógépek egyetlen kábelen vannak csatlakoztatva, a topológiát busznak nevezzük. Ha a számítógépek egyetlen pontból vagy elosztóból származó kábelszakaszokhoz csatlakoznak, a topológiát csillag topológiának nevezik. Ha a kábel, amelyhez a számítógépek csatlakoznak, gyűrűbe van zárva, ezt a topológiát gyűrűnek nevezzük.

Gumi.

A busz topológiát gyakran „lineáris busznak” nevezik. Ez a topológia az egyik legegyszerűbb és legelterjedtebb topológia. Egyetlen kábelt használ, amelyet gerincnek vagy szegmensnek neveznek, és amely mentén a hálózat összes számítógépe csatlakozik.

A busz topológiájú hálózatban a számítógépek az adatokat egy adott számítógéphez címzik úgy, hogy kábelen továbbítják azokat elektromos jelek formájában.

Az adatokat elektromos jelek formájában továbbítják a hálózat összes számítógépére; az információt azonban az kapja meg, akinek a címe megegyezik az ezekben a jelekben titkosított címzett címével. Ráadásul egy adott időpontban csak egy számítógép tud továbbítani.

Mivel az adatokat csak egy számítógép továbbítja a hálózatra, teljesítményük a buszra csatlakoztatott számítógépek számától függ. Minél többen vannak, annál lassabban működik a hálózat. A busz passzív topológia. Ez azt jelenti, hogy a számítógépek csak „meghallgatják” a hálózaton keresztül továbbított adatokat, de nem adják át azokat a feladótól a címzetthez. Ezért ha az egyik számítógép meghibásodik, az nem befolyásolja a többiek működését. Ebben a topológiában az adatok a hálózaton belül oszlanak el – a kábel egyik végétől a másikig. Ha nem teszünk semmit, a kábel végét elérő jelek visszaverődnek, és ez nem teszi lehetővé más számítógépek számára az átvitelt. Ezért, miután az adatok célba érnek, az elektromos jeleket ki kell oltani. Ehhez egy busztopológiájú hálózatban a kábel mindkét végére terminátorokat (más néven csatlakozókat) szerelnek fel az elektromos jelek elnyelésére.

Előnyök: a kiegészítő aktív berendezések (például átjátszók) hiánya egyszerűvé és olcsóbbá teszi az ilyen hálózatokat.

Lineáris helyi hálózati topológia diagram

A lineáris topológia hátránya azonban a hálózat méretének, funkcionalitásának és bővíthetőségének korlátai.

Gyűrű

Gyűrűs topológiában minden munkaállomás két legközelebbi szomszédjához kapcsolódik. Ez a kapcsolat egy helyi hálózatot alkot hurok vagy gyűrű formájában. Az adatok továbbítása körben, egy irányban történik, és minden állomás egy átjátszó szerepét tölti be, amely fogadja és válaszol a neki címzett csomagokra, a többi csomagot pedig „lefelé” továbbítja a következő munkaállomásnak. Az eredeti gyűrűhálózatban minden objektum összekapcsolódott egymással. Ezt a kapcsolatot le kellett zárni. A passzív busz topológiától eltérően itt minden számítógép ismétlőként működik, felerősítve a jeleket, és továbbadva a következő számítógépnek. Ennek a topológiának az előnye a hálózat kiszámítható válaszideje volt. Minél több eszköz volt a ringben, annál tovább tartott a hálózatnak, hogy válaszoljon a kérésekre. Legjelentősebb hátránya, hogy ha legalább egy eszköz meghibásodik, az egész hálózat megtagadja a működést.

A gyűrűn keresztüli adatátvitel egyik elvét ún a token átadása. A lényeg ez. A tokent szekvenciálisan továbbítja egyik számítógépről a másikra, egészen addig, amíg az adatot átvinni akaró meg nem kapja. A küldő számítógép módosítja a tokent, elhelyezi az e-mail címet az adatok között, és körbeküldi a gyűrűn.

Ez a topológia javítható az összes hálózati eszköz csatlakoztatásával kerékagy(Kerékagy más eszközöket összekötő eszköz). Vizuálisan a „becsípett” gyűrű már nem fizikailag gyűrű, hanem egy ilyen hálózatban továbbra is körben továbbítják az adatokat.

Az ábrán folytonos vonalak a fizikai kapcsolatokat, a szaggatott vonalak pedig az adatátviteli irányokat jelölik. Így egy ilyen hálózatnak logikai gyűrű topológiája van, míg fizikailag csillag.

Csillag

A csillag topológiában minden számítógép kábelszegmenseken keresztül egy központi komponenshez csatlakozik, amely elosztóval rendelkezik. A továbbító számítógép jelei a hubon keresztül jutnak el mindenki máshoz. A csillaghálózatokban a kábelezés és a hálózati konfigurációkezelés központosított. De van egy hátránya is: mivel minden számítógép egy központi ponthoz csatlakozik, a kábelfogyasztás jelentősen megnő a nagy hálózatok esetében. Ezen túlmenően, ha a központi komponens meghibásodik, az egész hálózat megszakad.

Előny: Ha egy számítógép meghibásodik, vagy az egyik számítógépet összekötő kábel meghibásodik, akkor csak az a számítógép nem tud jeleket fogadni és továbbítani. Ez nem érinti a hálózat többi számítógépét. A teljes hálózati sebességet csak a hub sávszélessége korlátozza.

A csillag topológia domináns a modern helyi hálózatokban. Az ilyen hálózatok meglehetősen rugalmasak, könnyen bővíthetők és viszonylag olcsók az összetettebb hálózatokhoz képest, amelyekben az eszközök hálózathoz való hozzáférésének módjai szigorúan rögzítettek. Így a „csillagok” felváltották az elavult és ritkán használt lineáris és gyűrűs topológiákat. Sőt, átmeneti láncszemekké váltak az utolsó típusú topológiához - tárcsázott csillagok e.

A switch egy többportos aktív hálózati eszköz. A kapcsoló „emlékezik” a hozzá csatlakoztatott eszközök hardveres (vagy MAC–MediaAccessControl) címére, és ideiglenes utakat hoz létre a küldőtől a címzettig, amelyen az adatok továbbításra kerülnek. Egy tipikus, kapcsolt topológiájú helyi hálózatban több kapcsolat is létezik egy kapcsolóhoz. Minden portnak és a hozzá csatlakozó eszköznek saját sávszélessége (adatátviteli sebessége) van.

A kapcsolók jelentősen javíthatják a hálózati teljesítményt. Először is növelik az adott hálózaton elérhető teljes sávszélességet. Például egy 8 vezetékes kapcsoló 8 különálló csatlakozással rendelkezhet, amelyek mindegyike akár 10 Mbit/s sebességet is támogathat. Ennek megfelelően egy ilyen eszköz átviteli sebessége 80 Mbit/s. Először is, a switchek növelik a hálózati teljesítményt azáltal, hogy csökkentik azon eszközök számát, amelyek egyetlen szegmens teljes sávszélességét ki tudják tölteni. Az egyik ilyen szegmens csak két eszközt tartalmaz: a munkaállomás hálózati eszközét és a kapcsolóportot. Így csak két eszköz „versenyezhet” a 10 Mbit/s sávszélességért, nem pedig nyolc (egy közönséges 8 portos hub használata esetén, amely nem biztosítja a sávszélesség ilyen szegmensekre osztását).

Végezetül elmondható, hogy különbséget kell tenni a fizikai kapcsolatok topológiája (a hálózat fizikai szerkezete) és a logikai kapcsolatok topológiája (a hálózat logikai szerkezete) között.

Konfiguráció fizikai kapcsolatok a számítógépek elektromos kapcsolatai határozzák meg, és grafikonként ábrázolható, melynek csomópontjai számítógépek és kommunikációs berendezések, élei pedig csomópontpárokat összekötő kábelszakaszoknak felelnek meg.

Logikai kapcsolatok a hálózaton keresztüli információáramlás útjait reprezentálják, amelyeket a kommunikációs berendezések megfelelően konfigurálva alakítanak ki.

Egyes esetekben a fizikai és logikai topológia megegyezik, néha pedig nem.

Az ábrán látható hálózat egy példa a fizikai és logikai topológia közötti eltérésre. Fizikailag a számítógépek egy közös busztopológiával csatlakoznak. A buszhoz való hozzáférés nem véletlen hozzáférésű algoritmus szerint történik, hanem egy token (token) gyűrűmintában történő átvitelével: A számítógépről B számítógépre, B számítógépről C számítógépre stb. Itt már nem ismétlődik a tokenátvitel sorrendje fizikai kapcsolatok, de a hálózati adapterek logikai konfigurációja határozza meg. Semmi akadálya annak, hogy a hálózati adaptereket és illesztőprogramjaikat úgy állítsd be, hogy a számítógépek más sorrendben alkossanak egy gyűrűt, például B, A, C... A fizikai szerkezet azonban nem változik.

Vezetéknélküli hálózat.

A „vezeték nélküli környezet” kifejezés félrevezető lehet, mert azt jelenti, hogy egyáltalán nincsenek vezetékek a hálózaton. A valóságban a vezeték nélküli összetevők általában olyan hálózattal lépnek kapcsolatba, amely kábelt használ átviteli közegként. Az ilyen vegyes komponensű hálózatot hibridnek nevezzük.

A technológiától függően a vezeték nélküli hálózatok három típusra oszthatók:

helyi hálózatok;

kiterjesztett helyi hálózatok;

mobilhálózatok (laptop számítógépek).

Átviteli módszerek:

infravörös sugárzás;

• rádióadás szűk spektrumban (egyfrekvenciás átvitel);

  rádióadás a szórt spektrumban.

Az adatok átvitelének és fogadásának ezen módszerein kívül mobilhálózatokat, csomagkapcsolt rádiókapcsolatokat, mobilhálózatokat és mikrohullámú adatátviteli rendszereket is használhat.

Manapság az irodai hálózat nem csupán a számítógépek egymáshoz való csatlakoztatásából áll. Nehéz elképzelni egy modern irodát olyan adatbázisok nélkül, amelyek a vállalat pénzügyi kimutatásait és a személyzeti információkat egyaránt tárolják. A nagy hálózatokban az adatbázisok biztonsága és a hozzáférés sebességének növelése érdekében általában külön szervereket használnak az adatbázisok tárolására. Ezenkívül nehéz elképzelni egy modern irodát internet-hozzáférés nélkül. Séma opció vezetéknélküli hálózat iroda a képen látható

Következtetésként tehát: a jövőbeli hálózatot alaposan meg kell tervezni. Ehhez a következő kérdésekre kell válaszolnia:

Miért van szüksége hálózatra?

Hány felhasználó lesz a hálózatán?

Milyen gyorsan bővül a hálózat?

Szükséges ehhez a hálózathoz internet-hozzáférés?

Szükséges-e a hálózati felhasználók központosított kezelése?

Ezek után rajzolja meg papírra a hálózat durva diagramját. Nem szabad megfeledkezni a hálózat költségeiről.

Mint megállapítottuk, a topológia a legfontosabb tényező az általános hálózati teljesítmény javításában. Az alap topológiák bármilyen kombinációban használhatók. Fontos megérteni, hogy az egyes topológiák erősségei és gyengeségei befolyásolják a kívánt hálózati teljesítményt, és a meglévő technológiáktól függenek. Egyensúlyt kell teremteni a hálózat tényleges elhelyezkedése (például több épületben), a kábel felhasználási lehetőségei, beépítési útvonala, sőt típusa között is.