Minden LAN topológia. A helyi hálózatok alapvető topológiái. A helyi hálózatok típusai és eszközeik. 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 együtt. A topológia egy szabványos kifejezés, amelyet a hálózat alapvető elrendezésének leírására használnak. A különböző topológiák használatának megértésével meg lehet határozni, hogy milyen képességeket Különféle típusok hálózatok.

A topológiáknak két fő típusa van:

• fizikai
• logikus

Logikai topológia leírja a hálózati állomások adatátvitel közbeni interakciójának szabályait.

Fizikai topológia meghatározza az adathordozók csatlakoztatását.

A "hálózati topológia" kifejezés a számítógépek, kábelek és egyéb hálózati összetevők fizikai elrendezésére utal. A fizikai kapcsolatok topológiája különböző "geometriai" formákat ölthet, miközben nem a kábel geometriai elhelyezkedése a lényeges, hanem csak a csomópontok közötti kapcsolat megléte (zárt / nyitott, középpont megléte stb. .).

A hálózat topológiája 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 a hálózat minden állomása körül "fut"), 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 sugarai végén munkaállomások találhatók. A decentralizált konfiguráció hasonló a hegymászók láncához, ahol mindenkinek megvan a saját pozíciója a kötegben, és mindegyik egy kötéllel van összekötve. A hálózati topológia logikai jellemzői határozzák meg a csomag által megtett útvonalat, amikor azt a hálózaton keresztül továbbítják.

A topológia kiválasztásánál figyelembe kell venni, hogy az megbízható ill hatékony munkavégzés hálózatok, kényelmes hálózati adatfolyam-kezelés. Az is kívánatos, hogy a hálózat a létrehozási és karbantartási költségeket tekintve olcsónak bizonyuljon, ugyanakkor lehetőség nyíljon a további bővítésére, és lehetőleg a nagyobb sebességű kommunikációs technológiákra való átállásra. Ez nem könnyű feladat! A megoldáshoz tudnia kell, mik a hálózati topológiák.

A kapcsolatok topológiája szerint vannak:

• hálózatok "közös busz (bus)" topológiával;
• "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 összekötve.

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 nem bonyolultak, a valóságban gyakran vannak meglehetősen összetett kombinációk, amelyek több topológia tulajdonságait egyesítik.

2.1 Buszhálózati topológia

Ebben a topológiában az összes számítógép egyetlen 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 séma "busz" típusú

A "busz" topológiát a csomópontok közötti kapcsolatok lineáris struktúrája hozza létre. Egy ilyen topológia megvalósítható hardverben, például két hálózati adapter telepítésével a központi számítógépekre. A jel visszaverődésének megakadályozása érdekében a kábel végein jelelnyelő lezárókat kell felszerelni.

A buszhálózatban a számítógépek az adatokat egy adott számítógéphez címzik úgy, hogy egy kábelen elektromos jelek formájában – hardveres MAC-címek – továbbítják azokat. A buszon lévő számítógépek kommunikációs folyamatának megértéséhez meg kell értenie a következő fogalmakat:

• jelátvitel
• jelvisszaverődés
• Végrehajtó

1. Jelátvitel

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

2. Jelvisszaverődés

Az adatok vagy elektromos jelek a hálózaton keresztül terjednek – a kábel egyik végétől a másikig. Ha nem történik különleges intézkedés, a jel visszaverődik, amikor eléri a kábel végét, és megakadályozza, hogy más számítógépek továbbítsanak. 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, 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. Az elektromos jelek visszaverődésének megakadályozása érdekében a kábel bármely szabad (semmihez nem csatlakoztatott) végéhez egy lezárót kell csatlakoztatni.

Terminátor telepítése

A hálózati integritás megsértése akkor fordulhat elő, ha a hálózati kábel megszakad, amikor fizikailag megszakad, vagy az egyik vége lecsatlakozik. Az is előfordulhat, hogy a kábel egy vagy több végén nincsenek lezárók, ami az elektromos jelek visszaverődéséhez és a hálózat lezárásához vezet. A hálózat nem működik. Önmagukban a hálózaton lévő számítógépek 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 kábelt és hálózati eszközt igényel)
• könnyű beállítás
• egy 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 egyes kábeldarabok).
• 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 nem magas. Amikor egy 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 buszhálózat topológiája 10 Mbit/s 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 a bennük lévő jelátvitel többféleképpen történhet: bizonyos esetekben a készülék a küldő csomópont kivételével minden csomópontnak küld adatokat, máskor pedig elemzi, hogy melyik csomóponthoz szánják az adatokat, és csak annak küldi el. .

Ez a topológia hajnalban keletkezett Számítástechnika amikor a számítógépeket egy központi, fő számítógéphez kötötték.

Star Network Topology Diagram

Előnyök"csillag" tipológia:

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

Hibák"csillag" tipológia:

• 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 egy csavart érpár. UTP 3. vagy 5. kategória. (A sodrott érpárú kábelek kategóriái, amelyek 1-től 7-ig vannak számozva, és meghatározzák az áthaladandó effektív frekvenciatartományt. A magasabb kategóriájú kábel általában több vezetékpárt tartalmaz, és minden párnak több menete van egységnyi hosszonként.)

A csillag topológia tükröződik Gyors technológia Ethernet6.

2.3 Alapvető gyűrűs hálózati topológia

Gyűrűs topológiával a számítógépek egy gyűrűbe zárt kábelhez csatlakoznak. Ezért a kábelnek egyszerűen nem lehet szabad vége, amelyhez a lezárót csatlakoztatni kell. A jelek egy irányba haladnak a gyűrű körül, és minden számítógépen áthaladnak. A passzív "busz" topológiától eltérően itt minden számítógép ismétlőként (repeater) működik, felerősíti a jeleket és továbbítja a következő számítógéphez. Ezért, ha egy számítógép meghibásodik, az egész hálózat leáll.

Gyűrűs hálózati diagram

A zárt topológiájú "gyűrű" működése egy token átvitelén alapul.

A token olyan adatcsomag, amely lehetővé teszi a számítógép számára, hogy adatokat küldjön a hálózatnak.

A tokent szekvenciálisan továbbítja egyik számítógépről a másikra mindaddig, amíg meg nem kapja azt, amelyik "adatokat akar továbbítani". Az átvitelt indítani kívánó számítógép „elfogja” a tokent, módosítja azt, beírja a címzett címét az adatok közé, és 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 továbbítónak, ahol megerősíti az adatok fogadásának tényét. A visszaigazolás kézhezvétele után a továbbító számítógép létrehoz egy új tokent, és visszaküldi a hálózatnak.

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

Előnyök gyűrű topológiák:

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

Hibák gyűrű topológiák:

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

A legszélesebb körben használt száloptikai hálózatokban. 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 topológia "fa" (fa) több "csillag" egyesülésének 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.

A fa lehet aktív vagy igaz és passzív. Aktív fával a központi számítógépek több kommunikációs vonal kombinálásának központjában, passzív fánál pedig koncentrátorok (hubok) találhatók.

6. ábra - Az "aktív fa" típusú hálózati topológia diagramja

7. ábra - A "passzív fa" típusú hálózat topológiájának vázlata

3.2 Kombinált hálózati topológiák

Gyakran alkalmaznak kombinált topológiákat, ezek közül a legelterjedtebb a csillag-abroncs és a csillaggyűrű.

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

A "star-bus" hálózat kombinált topológiájának vázlata

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

Csillaggyűrűs (csillaggyűrűs) topológia esetén nem magukat a számítógépeket vonják össze gyűrűvé, hanem speciális hubokat, amelyekhez viszont csillag alakú kettős kommunikációs vonalak segítségével csatlakoznak a számítógépek.

A "csillaggyűrű" hálózat kombinált topológiájának vázlata

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 a hálózati kábelek csatlakozási pontjainak egy helyen történő összegyűjtését. Ha az információ terjedéséről beszélünk, ez a topológia egy klasszikus gyűrűvel egyenértékű.

3.3 "Rács" hálózati topológia

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

10. ábra - A hálózat grid topológiájának vázlata

Egy ilyen topológia rendkívül megbízható – ha valamelyik csatorna megszakad, az adatátvitel nem áll le, hiszen többféle információtovábbítási útvonal is lehetséges. A grid topológiákat (leggyakrabban nem teljes, hanem részleges) ott használják, ahol a maximális hálózati hibatűrés biztosítására van szükség, például egy nagyvállalati hálózat több szakaszának kombinálásakor vagy az internethez való csatlakozáskor, bár természetesen van fizetni ezért: jelentősen megnő a kábelfogyasztás, bonyolultabbá válik a hálózati berendezések és azok konfigurációja.

Jelenleg a modern hálózatok túlnyomó többsége csillagtopológiát vagy hibrid topológiát használ, amely több „csillag” (például egy fa topológia) és egy CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access) médiaelérési módszer kombinációja. . 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 szolgálnak különböző fajták kábelrendszerek, hálózati adapterek, átjátszó hubok, hidak, kapcsolók és útválasztók. A helyi hálózatok globális kommunikációhoz való csatlakoztatásához hidak és útválasztók speciális kimeneteit (WAN portokat), valamint hosszú vonalakon keresztüli adatátviteli berendezéseket használnak - modemeket (ha analóg vonalakon keresztül dolgoznak) vagy eszközöket a csatlakozáshoz. digitális csatornák(TA – Termináladapterek ISDN hálózatok, digitális bérelt csatorna szolgáltatási eszközök, például CSU / DSU stb.).

Topológia alatt A számítógépes hálózat (elrendezés, konfiguráció, felépítés) alatt általában a hálózati számítógépek fizikai elhelyezkedését és kommunikációs vonalakkal való összekapcsolódásukat értjük. Fontos megjegyezni, hogy a topológia fogalma mindenekelőtt a helyi hálózatokra vonatkozik, amelyekben a kapcsolatok szerkezete könnyen nyomon követhető. A WAN-okban a linkstruktúra általában rejtve van a felhasználók elől, és nem is nagyon fontos, mert minden kommunikációs munkamenet követheti a saját útját.
A topológia meghatározza a berendezésekkel szemben támasztott követelményeket, a használt kábel típusát, a központ kezelésének lehetséges és legkényelmesebb módjait, a működés megbízhatóságát, a hálózat bővítésének lehetőségét.

Három fő hálózati topológia létezik:

1. Buszhálózati topológia(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. Hálózati topológia csillag(csillag), amelyben egy központi számítógéphez további perifériás számítógépek csatlakoznak, és mindegyik külön kommunikációs vonalat használ (2. ábra);

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

Rizs. 1. Hálózati topológia "busz"

Rizs. 2. Hálózati topológia "csillag"

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 megvalósítja a félduplex cseremódot (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 hálózati működés közben is lehetséges. A legtöbb esetben busz használatakor minimális mennyiségű csatlakozókábel szükséges más topológiákhoz képest. Igaz, figyelembe kell venni, hogy minden számítógéphez két kábel alkalmas (kivéve a két szélsőt), ami nem mindig kényelmes.
Mivel az esetleges konfliktusok feloldása ebben az esetben minden egyes előfizető hálózati berendezésére hárul, a busz topológiájú hálózati adapter berendezés nehezebb, mint egy másik topológiájú. A busztopológiájú hálózatok (Ethernet, Arcnet) elterjedtsége miatt azonban a hálózati berendezések költsége nem túl magas.
A busz nincs kitéve az egyes számítógépek szörnyű meghibásodásának, mivel a hálózat összes többi számítógépe továbbra is normálisan tud kommunikálni. Úgy tűnhet, hogy a busz nem szörnyű, és a kábel el van vágva, mivel ebben az esetben két teljesen működőképes busz megszállottja vagyunk. Az elektromos jelek hosszú kommunikációs vonalakon történő terjedésének sajátosságai miatt azonban gondoskodni kell speciális eszközök beépítéséről a busz végein - az ábrán látható terminátorok. 1 téglalapok formájában. Engedélyezett lezárók nélkül a jel visszaverődik a vonal végéről és torzul, így a hálózaton keresztüli kommunikáció lehetetlenné válik. Így ha a kábel elszakad vagy megsérül, a kommunikációs vonal nincs koordinálva, és az egymással kapcsolatban maradó számítógépek között is leáll az adatcsere. A buszkábel bármely pontján bekövetkező rövidzárlat letiltja a teljes hálózatot. A buszon lévő hálózati berendezések bármilyen meghibásodását nagyon nehéz lokalizálni, mivel az összes adapter párhuzamosan van csatlakoztatva, és nem olyan könnyű megérteni, hogy melyik hibásodott meg.
A busz topológiájú hálózat kommunikációs vonalán való áthaladáskor az információs jelek csillapodnak és semmilyen módon nem indulnak újra, ami szigorú korlátozásokat ró a kommunikációs vonalak teljes hosszára, emellett minden előfizető különböző szintű jeleket fogadhat a hálózat a transzfer-előfizető távolságától függően. Ez további követelményeket támaszt a hálózati berendezések fogadó csomópontjaival szemben. A busz topológiával rendelkező hálózat hosszának növelése érdekében gyakran több szegmenst (amelyek mindegyike busz) használnak, amelyeket speciális jelfrissítőkkel - átjátszókkal kapcsolnak össze.
A hálózat hosszának ilyen növekedése azonban nem tarthat a végtelenségig, mert a kommunikációs vonalak mentén a jel terjedésének véges sebességével is korlátok vannak.

Topológia "csillag" egy topológia egy világosan meghatározott központtal, amelyhez az összes többi előfizető csatlakozik. A teljes információcsere kizárólag a központi számítógépen keresztül történik, amely így nagyon nagy terhelést visel, 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 egyenjogúságáról. Általában a központi számítógép a legerősebb, és ehhez van hozzárendelve a központ kezelésének összes funkciója. A csillag topológiájú hálózatban elvileg nem lehetséges konfliktus, mert a menedzsment teljesen centralizált, nincs ok a konfliktusra.
Ha egy sztár számítógépes meghibásodásokkal szembeni ellenállásáról beszélünk, akkor a periféria meghibásodása nem befolyásolja a hálózat megmaradt részének működését, viszont 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 megszakadása vagy abban a csillag topológiájú rövidzárlat csak egy számítógéppel zavarja meg az adatcserét, és az összes többi számítógép továbbra is normálisan működhet.
A busztól való deklináción minden kommunikációs vonalon egy csillagban csak két előfizető van: a központi és egy a perifériás. Leggyakrabban két kommunikációs vonalat használnak ezek összekapcsolására, amelyek mindegyike csak egy irányba továbbítja az információt. Így minden kapcsolaton csak egy vevő és egy adó található. Mindez nagymértékben leegyszerűsíti a hálózat beállítását a busszal összehasonlítva, és megóvja a további külső lezárók használatától. A jelek csillapításának problémája a kommunikációs vonalban is könnyebben megoldható a "csillagban", mint a "buszban", mivel 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 az új előfizetők csatlakoztatása meglehetősen egyszerű, akkor ha túllépik, akkor egyszerűen lehetetlen. Igaz, néha egy csillag lehetőséget biztosít a felépítésre, azaz egy másik központi előfizető csatlakoztatására az egyik periféria-előfizető helyett (ennek eredményeként több összekapcsolt csillag topológiája jön ki).
ábrán látható csillag. 2-t aktív vagy valódi csillagnak nevezzük. Létezik egy passzív csillagnak nevezett topológia is, amely csak úgy néz ki, mint egy csillag (4. ábra). Ebben az időben sokkal gyakoribb, mint egy aktív csillag. Elég azt mondani, hogy ma a legnépszerűbb Ethernet hálózatban használják.

Rizs. 4. Topológia "passzív csillag"

Az ilyen topológiájú hálózat középpontjában nem számítógép található, hanem egy hub, vagy hub, amely ugyanazt a funkciót látja el, mint az átjátszó. Folytatja a bejövő jeleket, és továbbítja azokat más hivatkozásokhoz. Bár a kábelezési séma hasonlít egy valódi vagy aktív csillaghoz, valójában egy busz topológiával van dolgunk, mivel az egyes számítógépekről az információ egyidejűleg továbbításra kerül az összes többi számítógépre, és nincs központi előfizető. Természetesen a passzív csillag drágább, mint egy hagyományos busz, mert ebben az esetben szükség van egy hubra is. Azonban számos további funkciót biztosít a sztár előnyeihez kapcsolódóan. Éppen ezért az utóbbi időben a passzív csillag egyre inkább felváltja az igazi csillagot, amelyet kilátástalan topológiának tartanak.
Az aktív és passzív csillagok közötti topológia köztes típusának megkülönböztetése is lehetséges. Ebben az esetben a hub nem csak jeleket közvetít, hanem a központot is vezérli, de magában a cserében nem vesz részt.
nagy sztár előny(aktív és passzív egyaránt) abban rejlik, hogy az összes kapcsolódási pontot egy helyen gyűjtik össze. Ez megkönnyíti a hálózat működésének nyomon követését, a hálózati hibák lokalizálását bizonyos előfizetők egyszerű leválasztásával a központból (ami pl. busz esetén lehetetlen), valamint korlátozza az illetéktelenek hozzáférését a hálózat létfontosságú csatlakozási pontjaihoz. . Csillag esetén minden periféria-előfizető egy kábellel (amely mindkét irányban továbbít) vagy két kábelen (mindegyik egy irányba ad) megközelíthető, a második helyzet gyakoribb. A teljes csillag topológia általános hátránya a kábel költsége, sokkal több, mint más topológiák esetében. Például, ha a számítógépek egyetlen sorban vannak elrendezve (mint az 1. ábrán), akkor a csillag topológia kiválasztásakor többszörösen több kábelre lesz szüksége, mint egy busz topológiánál. Ez jelentősen befolyásolhatja a teljes hálózat egészének költségeit.

Topológia "gyűrű"- ez egy olyan topológia, amelyben minden számítógépet csak két másik kommunikációs vonal köt össze: az egyiktől csak információt kap, a másikhoz csak továbbít. Minden kommunikációs vonalon, akárcsak egy csillag esetében, csak egy adó és egy vevő működik. Ez kiküszöböli a külső terminátorok szükségességét. A gyűrű fontos tulajdonsága, hogy minden számítógép újraküldi (újrakezdi) a jelet, vagyis ismétlőként működik, így a jel csillapítása a teljes gyűrűben nem számít, csak a gyűrű szomszédos számítógépei közötti csillapítás fontos. Ebben az esetben nincs egyértelműen meghatározott központ, minden számítógép lehet egyforma. Azonban elég gyakran egy speciális előfizetőt osztanak ki a sprattban, aki a központot kezeli vagy ellenőrzi a központot. Nyilvánvaló, hogy egy ilyen vezérlő előfizető jelenléte csökkenti a hálózat megbízhatóságát, mert meghibásodása azonnal megbénítja az egész központot.
Szigorúan véve a sprat számítógépek nem teljesen egyenrangúak (ellentétben például a busz topológiával). Némelyikük szükségszerűen kap információt az adott pillanatban sugárzó számítógéptől korábban, mások pedig később. A topológia ezen tulajdonságára épülnek fel a hálózati cserevezérlési módszerek, amelyeket kifejezetten a "gyűrűhöz" terveztek. Ezekben a módszerekben a következő átvitelhez (vagy, ahogy mondani szokás, a hálózat rögzítéséhez) való jog egymás után átmegy a következő számítógéphez egy körben.
Az új előfizetők "gyűrűre" történő csatlakoztatása általában teljesen fájdalommentes, bár a csatlakozás idejére a teljes hálózat kötelező leállítását igényli. Akárcsak a busz topológiája esetében, az előfizetők maximális száma egy sprattban meglehetősen nagy lehet (akár ezer vagy több). A gyűrűs topológia általában a leginkább ellenálló a torlódásokkal szemben, megbízható működést biztosít a legnagyobb hálózaton átvitt információáramlás mellett, mert általában nincsenek konfliktusai (ellentétben a busszal), és nincs központi előfizető (a csillaggal ellentétben) .
Mivel a sprattban lévő jel a hálózat összes számítógépén áthalad, legalább az egyik meghibásodása (vagy annak hálózati telepítése) megzavarja az egész hálózat működését. Hasonlóképpen, a gyűrűben lévő kábelek szakadása vagy rövidzárlata az egész hálózatot használhatatlanná teszi. A gyűrű a leginkább érzékeny a kábel sérülésére, ezért ez a topológia általában két (vagy több) párhuzamos kommunikációs vonal fektetését írja elő, amelyek közül az egyik tartalékban van.
Ugyanakkor a gyűrű nagy előnye, hogy az egyes előfizetők jeleinek továbbítása lehetővé teszi a teljes hálózat méretének jelentős növelését (néha akár több tíz kilométerre is). A gyűrű ebben a tekintetben lényegesen felülmúlja bármely más topológiát.

hátrány gyűrű (a csillaghoz képest), feltételezhetjük, hogy két kábelt kell csatlakoztatni a hálózat minden számítógépéhez.

Néha a gyűrű topológia két gyűrűkapcsolaton alapul, amelyek ellentétes irányú információkat hordoznak. Egy ilyen megoldás célja az információátvitel sebességének (ideális esetben kétszeres) növelése. Ezenkívül, ha az egyik kábel megsérül, a hálózat egy másik kábellel is működhet (a maximális sebesség azonban 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 fával a központi számítógépek több kommunikációs vonal kombinálásának központjában, passzív fánál pedig koncentrátorok (hubok) találhatók.

Rizs. 5. Topológia "aktív fa"

Rizs. 6. Topológia "passzív fa". K - koncentrátorok

Elég gyakran használnak kombinált topológiát is, például csillagbusz, csillaggyűrű.

A topológia fogalmának jelentősége.

A hálózat topológiája nemcsak a számítógépek fizikai elhelyezkedését határozza meg, hanem, ami ennél sokkal fontosabb, a köztük lévő kapcsolatok jellegét, a jelek hálózaton keresztüli terjedésének jellemzőit. A kapcsolatok jellege határozza meg a hálózati hibatűrés mértékét, a hálózati berendezések szükséges komplexitását, a legmegfelelőbb adatcsere-szabályozási módot, a lehetséges átviteli médiák (kommunikációs csatornák) típusait, a megengedett hálózatméretet (a hálózat hosszát). kommunikációs vonalak és az előfizetők száma), az elektromos koordináció szükségessége és még sok más.
Amikor egy hálózat topológiáját említik a szakirodalomban, ez négy nagyon különböző fogalmat jelenthet, amelyek különböző szintekre vonatkoznak. hálózati architektúra:

1. Fizikai topológia (azaz a számítógépek és a kábelezés elrendezése). 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 jelek hálózaton keresztüli terjedésének jellege). Valószínűleg ez a topológia leghelyesebb definíciója.

3. A csereszabályozás topológiája (vagyis a hálózat élvezetéhez való jog átadásának elve és sorrendje az egyes számítógépek között).

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

Például egy fizikai és logikai topológiájú "busszal" rendelkező hálózat használhatja a hálózati rögzítési jog átadását vezérlési módszerként (vagyis gyűrűként jelenhet meg ebben a tartalomban), és egyidejűleg továbbíthat minden információt egyetlen dedikált számítógépen (legyen egy csillag ebben a tartalomban).

Kevesen ismerik a hálózati topológiák kifejezést, de a számítástechnika átlagfelhasználójának még mindig van fogalma a helyi hálózatról. Tehát a hálózati topológiák azok az eszközök, amelyek meghatározzák a létrehozott munkáját számítógépes hálózatok, amely lehetővé teszi, hogy egyszerre több gépen keresztül tudjon információval működni.

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. Egy bizonyos kommunikációs vonal köti össze őket. A hálózatba tartozó gépek interakciója eltérő lehet. Több eszköz egy egésszé kombinálható többféle hálózat létrehozásával:

• gyűrűs;
• csillag;
• gumi;
• hierarchikus;
• tetszőleges.

Az informatikai környezetben 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 megvannak az 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 elve

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. Az egycsatorna végein speciális, úgynevezett terminátorok vannak felszerelve. A hálózatban részt vevő személyi számítógépek egy közös lineáris mono csatornával érintkező T alakú csatlakozón keresztül csatlakoznak egy közös hálózathoz.

Az elektronikus adatok a terminátorokba kerülnek, amelyek egyszerre érkeznek az összes hálózati csomóponthoz, de figyelembe veszik elektronikus dokumentumokat csak az a számítógép lehet, amelyre az üzenetet küldték. A fő adatátviteli jelet minden, a hálózatban érintett számítógépes gép rögzíti, ezért az elektronikus adatátviteli közeg a hálózat közös eleme.

A busz topológia széles körben népszerűvé vált az Ethernet architektúra továbbfejlesztett képességeivel.

A busz topológia fő előnyei a következők:

• a beállítások egyszerűsége, a létrehozandó hálózat egyértelmű konfigurálása;
• a hálózat nem szakad meg, ha több benne lévő számítógép meghibásodik, ami azt jelenti, hogy ellenáll mindenféle számítógépes hardverhibának.

A gumiabroncs-tipológia fő hátrányai a következők:

• a lefektetett hálózati kábel hossza korlátozott, a hálózatban lévő számítógépes berendezések száma is korlátozott;
• az egész hálózat az egycsatornás állapotától függ, ha megsérül, akkor az egész hálózat szenved, sokszor nagyon nehéz hibapontot találni egy buszhálózatban, főleg ha minden alkatrésze le van választva.

A csillag topológia jellemzése: működési elv

Csillag típusú hálózat létrehozásakor mindegyik külön-külön Személyi számítógép csatlakozik az úgynevezett hubhoz vagy koncentrátorhoz. Ezzel párhuzamos kapcsolatot hoz létre a hálózatban lévő összes számítógépes egység között. Ezek az összetevők a fő összekötő kapcsolatok, amelyek lehetővé teszik a kommunikációt a hálózatban lévő számítógépek között.

Ez a hálózat is egy közös információs mezőt használ, vagyis az összes kommunikációs csomópontnak elküldik az információkat, de csak egy oldal tud fogadni, amelyre eredetileg küldték.

A csillaghálózat fő előnyei:

• könnyen beállítható és csatlakoztatható új számítógépes berendezés;
• a buszhálózathoz hasonlóan ellenáll a hálózathoz 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. Ez egy intelligens eszközt jelent, amely elvégzi a hálózatban lévő egyes számítógépes egységek csatlakoztatását. A kimenet-bemenet működési elve lehetővé teszi, hogy ne minden egységre közös információs mezőt használjunk, hanem az egyik pontból a másikba való információátvitelt határozzuk meg, harmadik, negyedik ... Kiderül, hogy minden számítógép, kivéve a hubok esetén szintén egy központi hubhoz csatlakozik, ha a hálózaton belül meghibásodás történik, akkor az egész 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 sok hálózati kábelre van szükség, de a hatékonysága megéri.

A csillagtipológia lehet egyfajta fa is, amely több csillag kombinációja. A szövéstől függően a hálózat aktív állapota megkülönböztethető, passzív vagy igaz. Állapottól függően a hálózatban lévő számítógépegységek közötti kapcsolat létrehozására szolgálnak, akár hubokkal, akár központi számítógépekkel.

Ha egy központi számítógépet választunk, akkor valóban megbízható és produktív hálózat hozható létre, de nem olcsó megrendelésből. Ha koncentrátorokkal ellátott hubokat használ, akkor többször olcsóbb lesz, de a teljesítménymutató sokkal alacsonyabb lesz.

A gyűrű topológia jellemzői: működési elv

A gyűrűs topológia az összes hálózati csatorna közvetlen összekapcsolását jelenti egyetlen elválaszthatatlan láncba. Ez nem jelenti azt, hogy ez egy tipikus kör. A gyűrűs hálózat lényege, hogy az elektronikus adatok továbbítására az egyik számítógép egység kimenetét és egy másik bemenetét használják. Az információ mozgása egy folyamban történik. Ha van információ a kimeneten, és az nem érkezik meg a bemeneten, akkor ismét visszatér a kimenetre, és egy következő kísérletet tesz a bemenet elérésére. Vagyis az információ mindig ugyanazon az útvonalon halad a küldőtől a címzettig és fordítva.

A logikai gyűrű hajlamos bezárulni. A gyűrűs hálózat fő előnye, hogy nagyon könnyű beállítani. De nem megbízható az előre nem látható meghibásodások ellen. Ha az áramkörben hiba van, akkor az adatátviteli gyűrű megszakad. A gyakorlatban leggyakrabban az informatikusok módosított gyűrűtipológiájú projekteket valósítanak meg.

Kombinált megoldások helyi számítógépes hálózatok létrehozására

A hálózatok megbízhatóságának biztosítása érdekében a gyakorlatban gyakran alkalmazzák az alapvető hálózati topológiák kombinációit. A leggyakrabban használt csillag-busz vagy csillag-gyűrű topológiák. Mit eredményez több eszköz kombinációja a helyi számítógépes hálózatok létesítésekor? 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 a hálózat meghibásodása esetén.

Ez leegyszerűsíti magának a hálózatnak a működési elvét és a telepítés folyamatát.

Összegezve

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, gyakran az ilyen topológiákat speciális szolgáltatási objektumokhoz, például tudományos vagy katonai objektumokhoz fejlesztik. De egy tipikus polgári alkalmazáshoz 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.

Számítógépes hálózat - olyan elosztott információfeldolgozási rendszer, amely legalább két számítógépből áll, amelyek kölcsönhatásba lépnek egymással speciális eszközök kapcsolatokat.

A számítógépek távolságától és méretétől függően a hálózatokat feltételesen felosztják helyi és globális hálózatokra.

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 gyárhálózatot egyaránt leírhat. A helyi hálózatokat általában egy szervezeten belül telepítik, ezért ún vállalati hálózatok.

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

A globális hálózat nagy földrajzi régiókat fed le, beleértve a helyi hálózatokat és más távközlési hálózatokat és eszközöket is. A globális hálózatok gyakorlatilag ugyanazokkal a képességekkel rendelkeznek, mint a helyiek. De kiterjesztik hatókörüket. A globális hálózatok használatának előnyeit elsősorban a munka sebessége korlátozza: globális hálózatok lassabb sebességgel dolgoznak, mint a helyiek.

A fenti számítógépes hálózatok közül fordítsuk figyelmünket a helyi hálózatokra, hogy jobban megértsük a hálózatok architektúráját, az adatátvitel módjait. És ehhez ismernie kell egy olyan dolgot, mint a hálózati topológia.

1. A hálózati topológia fogalma

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

A topológiáknak két fő típusa van:

fizikai

logikus

A logikai topológia leírja a hálózati állomások adatátvitel közbeni interakciójának szabályait.

A fizikai topológia határozza meg az adathordozók csatlakoztatásának módját.

A "hálózati topológia" kifejezés a számítógépek, kábelek és egyéb hálózati összetevők fizikai elrendezésére utal. A hálózat topológiája 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 a hálózat minden állomása körül "fut"), 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 sugarai végén munkaállomások találhatók. A decentralizált konfiguráció hasonló a hegymászók láncához, ahol mindenkinek megvan a saját pozíciója a kötegben, és mindegyik egy kötéllel van összekötve. A hálózati topológia logikai jellemzői határozzák meg a csomag által megtett útvonalat, amikor azt a hálózaton keresztül továbbítják.

A topológia kiválasztásánál figyelembe kell venni, hogy az megbízható és hatékony hálózati működést, a hálózati adatfolyamok kényelmes kezelését biztosítsa. Az is kívánatos, hogy a hálózat a létrehozási és karbantartási költségeket tekintve olcsónak bizonyuljon, ugyanakkor lehetőség nyíljon a további bővítésére, és lehetőleg a nagyobb sebességű kommunikációs technológiákra való átállásra. Ez nem könnyű feladat! A megoldáshoz tudnia kell, mik a hálózati topológiák.

2. Alapvető hálózati topológiák

Három alapvető topológia létezik, amelyekre a legtöbb hálózat épül.

csillag

gyűrű

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

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

2.1 Buszhálózati topológia

Ebben a topológiában az összes számítógép egyetlen 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 úgy, hogy azokat kábelen keresztül elektromos jelek - hardver MAC-címek - formájában továbbítják. A buszon lévő számítógépek közötti kommunikáció folyamatának megértéséhez meg kell értenie a következő fogalmakat:

jelátvitel

jelvisszaverődés

Végrehajtó

1. Jelátvitel

Az adatokat elektromos jelek formájában továbbítják a hálózat összes számítógépére; információt azonban csak az kap, akinek a címe megegyezik az ezekben a jelekben titkosított címzett címével. Ráadásul egyszerre csak egy számítógép tud továbbítani. Mivel az adatokat csak egy számítógép továbbítja a hálózatra, teljesítményük a buszra csatlakoztatott számítógépek számától függ. Minél többen, 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. A számítógépek számán kívül számos tényező befolyásolja a hálózati teljesítményt, 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 helyezik át azokat a küldőtől a vevőig. 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.

2. Jelvisszaverődés

Az adatok vagy elektromos jelek a hálózaton keresztül terjednek – a kábel egyik végétől a másikig. Ha nem történik különleges intézkedés, a jel visszaverődik, amikor eléri a kábel végét, és megakadályozza, hogy más számítógépek továbbítsanak. 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, 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 - A lezáró felszerelése

A hálózati integritás megsértése akkor fordulhat elő, ha a hálózati kábel megszakad, amikor fizikailag megszakad, vagy az egyik vége lecsatlakozik. Az is előfordulhat, hogy a kábel egy vagy több végén nincsenek lezárók, ami az elektromos jelek visszaverődéséhez és a hálózat lezárásához vezet. A hálózat nem működik. Önmagukban a hálózaton lévő számítógépek 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 kábelt és hálózati eszközt igényel)

könnyű beállítás

egy munkaállomás meghibásodása nem befolyásolja a hálózat működését

Az ilyen topológia hátrányai a következők.

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

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 nem magas. Amikor egy 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 buszhálózat topológiája 10 Mbit/s 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 elrendezésére utal.

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 hely;

elrendezés;

Diagram;

A hálózat topológiája 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 hálózatok - infravörös berendezés). Nem elég azonban egyszerűen csatlakoztatni egy számítógépet egy másik számítógépet összekötő kábelhez. A különböző kábeltípusok, a különböző hálózati kártyákkal, hálózati operációs rendszerekkel és egyéb összetevőkkel kombinálva eltérő számítógéppozíciót igényelnek.

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

Alapvető topológiák

• csillag

  gyűrű

Ha a számítógépeket egyetlen kábelen csatlakoztatják, a topológiát busznak nevezik. Ha a számítógépek egyetlen pontból vagy hubból származó kábelszakaszokhoz csatlakoznak, a topológiát csillagnak nevezik. Ha a kábel, amelyhez a számítógépek csatlakoznak, gyűrűbe van zárva, ezt a topológiát gyűrűnek nevezzük.

Gumi.

A "busz" topológiát gyakran "lineáris busznak" (linerbus) nevezik. Ez a topológia az egyik legegyszerűbb és legszélesebb körben használt topológia. Egyetlen kábelt használ, amelyet gerincnek vagy szegmensnek neveznek, és amely mentén a hálózat összes számítógépe csatlakozik.

A buszhálózatban a számítógépek az adatokat egy adott számítógéphez címzik úgy, hogy azokat kábelen keresztül elektromos jelek formájában továbbítják.

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 több van belőlük, annál lassabb 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 eloszlanak, a kábel egyik végétől a másikig. Ha nem teszünk semmit, a kábel végét elérő jelek visszaverődnek, és ez megakadályozza, hogy más számítógépek továbbítsanak. 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 (pl. átjátszók) hiánya egyszerűvé és olcsóbbá teszi az ilyen hálózatokat.

Egy helyi hálózat lineáris topológiájának diagramja

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

Gyűrű

Gyűrűs topológiában minden munkaállomás két legközelebbi szomszédhoz csatlakozik. Egy ilyen összekapcsolás hurok vagy gyűrű formájában helyi hálózatot alkot. 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 kapcsolódik egymáshoz. Egy ilyen kapcsolatot meg kellett volna zárni. A passzív "busz" topológiától eltérően itt minden számítógép ismétlőként működik, felerősíti a jeleket és továbbítja a következő számítógéphez. Ennek a topológiának az előnye a kiszámítható hálózati válaszidő volt. Minél több eszköz volt a ringben, a hálózat annál tovább válaszolt a kérésekre. Legjelentősebb hátránya, hogy ha legalább egy eszköz meghibásodott, az egész hálózat megtagadta a működést.

A gyűrű körüli adatátvitel egyik elvét ún a token átadása. A lényege ez. A tokent szekvenciálisan továbbítja egyik számítógépről a másikra, amíg meg nem kapja azt, amelyik adatokat akar továbbítani. A továbbító számítógép megváltoztatja a tokent, beírja az e-mail címet az adatok közé, és körbeküldi a gyűrűn.

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

Az ábrán a folytonos vonalak a fizikai kapcsolatokat, a szaggatott vonalak pedig az adatátvitel irányát jelzik. 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. Ráadásul, ha a központi komponens meghibásodik, a teljes hálózat működése megszakad.

Előny: Ha egy számítógép meghibásodik, vagy az egyik számítógépet összekötő kábel meghibásodik, csak az a számítógép nem tud jeleket fogadni és továbbítani. A hálózat többi számítógépét ez nem érinti. A hálózat általános sebességét csak a hub sávszélessége korlátozza.

A csillag topológia a domináns a mai LAN-okban. Az ilyen hálózatok meglehetősen rugalmasak, könnyen bővíthetők, és viszonylag olcsók a bonyolultabb 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 - csillagot váltott e.

A switch egy többportos aktív hálózati eszköz. A kapcsoló "emlékezik" a hozzá csatlakoztatott eszközök hardver (vagy MAC-MediaAccessControl) címére, és ideiglenes utakat hoz létre a küldőtől a címzettig, amelyen az adatok továbbításra kerülnek. Egy tipikus kapcsolt LAN-topológiában egy switchhez több kapcsolat is kapcsolódik. Minden portnak és a hozzá csatlakoztatott eszköznek saját sávszélessége (adatsebessége) van.

A kapcsolók nagymértékben javíthatják a hálózatok teljesítményét. Először is növelik az adott hálózaton elérhető teljes sávszélességet. Például egy 8 vezetékes kapcsolóban 8 különálló kapcsolat lehet, amelyek mindegyike akár 10 Mbps sebességet is támogat. Ennek megfelelően egy ilyen eszköz átviteli sebessége 80 Mbps. Először is, a switchek növelik a hálózati teljesítményt azáltal, hogy csökkentik azon eszközök számát, amelyek egy szegmens teljes sávszélességét ki tudják tölteni. Az egyik ilyen szegmens csak két eszközt tartalmaz: egy munkaállomás hálózati eszközt és egy kapcsolóportot. Így csak két eszköz „versenyezhet” a 10 Mbps sávszélességért, nem pedig nyolc (egy közönséges 8 portos hub használata esetén, amely nem biztosítja a sávszélesség ilyen szegmensekre való felosztását).

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

Konfiguráció fizikai kapcsolatokat a számítógépek elektromos kapcsolatai határozzák meg, és egy gráfként ábrázolható, amelynek csomópontjai számítógépek és kommunikációs berendezések, élei pedig csomópontpárokat összekötő kábelszakaszoknak felelnek meg.

Logikai kapcsolatok a hálózaton keresztüli információáramlás útjait képviselik, ezek a kommunikációs berendezések megfelelő konfigurálásával jönnek létre.

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

Az ábrán látható hálózat egy példa a fizikai és logikai topológia eltérésére. Fizikailag a számítógépeket egy közös busz topológia köti össze. A buszhoz való hozzáférés nem a véletlen elérésű algoritmus szerint történik, hanem egy token (token) csengetési sorrendben történő átadásával: A számítógépről B számítógépre, B számítógépről C számítógépre stb. Itt már nem ismétlődik a token átvitelének sorrendje fizikai kapcsolatokat, de a hálózati adapterek logikai konfigurációja határozza meg. Semmi sem akadályozza meg abban, hogy a hálózati adaptereket és illesztőprogramjaikat úgy konfigurálja, hogy a számítógépek más sorrendben alkossanak egy gyűrűt, például B, A, C... A fizikai szerkezet nem változik.

Vezetéknélküli hálózat.

A "vezeték nélküli" kifejezés félrevezető lehet, mert a vezetékek teljes hiányát jelenti a hálózatban. A valóságban a vezeték nélküli összetevők általában olyan hálózattal lépnek kapcsolatba, amely kábelt használ átviteli közegként. Az ilyen vegyes komponensű hálózatot hibrid hálózatnak nevezzük.

A technológiától függően a vezeték nélküli hálózatok három típusra oszthatók:

helyi számítógépes hálózatok;

kiterjesztett helyi hálózatok;

mobilhálózatok (laptopok).

Átviteli módszerek:

infravörös sugárzás;

• rádióadás szűk spektrumban (egyfrekvenciás átvitel);

  rádióadás a szórt spektrumban.

Ezen adatátviteli és -vételi módokon kívül használhatók a mobilhálózatok, a csomagkapcsolt rádiókapcsolat, a cellás hálózatok és a mikrohullámú adatátviteli rendszerek.

Jelenleg az irodai hálózat nem csupán a számítógépek közötti kapcsolat. Nehéz elképzelni egy modern irodát olyan adatbázisok nélkül, amelyek a cég pénzügyi kimutatásait és a személyi információkat egyaránt tárolják. A nagy hálózatokban rendszerint adatbázis-biztonsági okokból és a hozzájuk való hozzáférés sebességének növelése érdekében külön szervereket használnak az adatbázisok tárolására. Ezenkívül nehéz elképzelni egy modern irodát internet-hozzáférés nélkül. Áramkör változat vezetéknélküli hálózat iroda az ábrán látható

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

Mihez kell a hálózat?

Hány felhasználó lesz a hálózatán?

Milyen gyorsan bővül a hálózat?

Szükséges ehhez a hálózathoz internet-hozzáférés?

Szükséges-e a hálózati felhasználók központosított kezelése?

Ezt követően rajzoljon papírra egy durva hálózati diagramot. Nem szabad megfeledkezni a hálózat költségeiről.

Amint azt Ön és én megállapítottuk, a topológia kritikus tényező az általános hálózati teljesítmény javításában. Az alap topológiák bármilyen kombinációban alkalmazhatók. Fontos megérteni, hogy az egyes topológiák erősségei és gyengeségei befolyásolják a kívánt hálózati teljesítményt, és a meglévő technológiáktól függenek. Egyensúlyt kell találni a hálózat tényleges elhelyezkedése (például több épületben), a kábel felhasználási lehetőségei, fektetési módjai, sőt típusa között is.