Tutte le topologie LAN. Topologie di base delle reti locali. Tipi di reti locali e loro dispositivo. Sulla topologia a stella

Topologia reti locali.

Composizione e configurazione delle apparecchiature di rete in funzione della topologia della rete.

1. Il concetto di topologia di rete

Viene chiamato lo schema generale per la connessione dei computer alle reti locali topologia di rete

Topologiaè la configurazione fisica della rete, insieme alle sue caratteristiche logiche. Topologia è un termine standard utilizzato per descrivere il layout di base di una rete. Comprendendo come vengono utilizzate le diverse topologie, sarà possibile determinare quali capacità il Vari tipi reti.

Esistono due tipi principali di topologie:

• fisico
• logico

Topologia logica descrive le regole per l'interazione delle stazioni di rete durante la trasmissione dei dati.

Topologia fisica definisce come sono collegati i supporti dati.

Il termine "topologia di rete" si riferisce alla disposizione fisica di computer, cavi e altri componenti di rete. La topologia delle connessioni fisiche può assumere diverse forme "geometriche", mentre non è essenziale la collocazione geometrica del cavo, ma solo la presenza di una connessione tra i nodi (chiuso/aperto, presenza di un centro, ecc. .).

La topologia di una rete ne determina le caratteristiche.

La scelta di una particolare topologia influisce su:

• composizione delle apparecchiature di rete necessarie
• caratteristiche delle apparecchiature di rete
• opzioni di espansione della rete
• metodo di gestione della rete

La configurazione di rete può essere decentralizzata (quando il cavo "corre" attorno a ciascuna stazione della rete) o centralizzata (quando ciascuna stazione è fisicamente connessa a un dispositivo centrale che distribuisce frame e pacchetti tra le stazioni). Un esempio di configurazione centralizzata è una stella con postazioni di lavoro poste alle estremità dei suoi raggi. Una configurazione decentrata è simile a una catena di alpinisti, in cui ognuno ha la propria posizione nel fascio e tutti sono collegati tra loro con una corda. Le caratteristiche logiche della topologia di rete determinano il percorso seguito dal pacchetto quando viene trasmesso attraverso la rete.

Quando si seleziona una topologia, è necessario tenere conto del fatto che fornisce dati affidabili e lavoro efficiente reti, comoda gestione del flusso di dati di rete. È anche auspicabile che la rete risulti poco costosa in termini di costi di creazione e manutenzione, ma allo stesso tempo ci sono opportunità per la sua ulteriore espansione e, preferibilmente, per il passaggio a tecnologie di comunicazione più veloci. Questo non è un compito facile! Per risolverlo, devi sapere quali sono le topologie di rete.

Secondo la topologia delle connessioni, ci sono:

• reti con topologia "bus comune (bus)";
• reti con topologia "a stella";
• reti con topologia "ad anello";
• reti con topologia ad albero;
• reti a topologia mista

2. Topologie di rete di base

Esistono tre topologie di base su cui è costruita la maggior parte delle reti.

• autobus
• stella
• squillo

Un "bus" è una topologia in cui i computer sono collegati lungo un singolo cavo.

Una "stella" è una topologia in cui i computer sono collegati a segmenti di cavo originati da un singolo punto, o hub.

Una topologia è detta "ad anello" se il cavo a cui sono collegati i computer è chiuso ad anello.

Sebbene le topologie di base stesse non siano complesse, in realtà esistono spesso combinazioni abbastanza complesse che combinano le proprietà di diverse topologie.

2.1 Topologia della rete a bus

In questa topologia, tutti i computer sono collegati tra loro da un unico cavo. Ogni computer è collegato a un cavo comune, alle estremità del quale sono installati i terminatori. Il segnale passa attraverso la rete attraverso tutti i computer, riflettendosi dai terminatori finali.

Schema di topologia di rete tipo "bus".

La topologia "a bus" è generata da una struttura lineare di connessioni tra i nodi. Tale topologia può essere implementata nell'hardware, ad esempio installando due adattatori di rete sui computer centrali. Per evitare la riflessione del segnale, alle estremità del cavo devono essere installati terminatori che assorbono il segnale.

In una rete bus, i computer indirizzano i dati a un computer specifico facendoli passare su un cavo sotto forma di segnali elettrici: indirizzi MAC hardware. Per capire il processo di comunicazione dei computer sul bus, devi capire i seguenti concetti:

• trasmissione del segnale
• riflessione del segnale
• Terminatore

1. Trasmissione del segnale

I dati sotto forma di segnali elettrici vengono trasmessi a tutti i computer della rete; tuttavia, le informazioni vengono ricevute solo da colui il cui indirizzo corrisponde all'indirizzo del destinatario crittografato in questi segnali. Inoltre, solo un computer alla volta può trasmettere. Poiché i dati vengono trasmessi alla rete da un solo computer, le sue prestazioni dipendono dal numero di computer collegati al bus. Più di loro, ad es. maggiore è il numero di computer in attesa di trasferire i dati, più lenta sarà la rete. Tuttavia, esiste una relazione diretta tra portata rete e il numero di computer in esso è impossibile. Infatti, oltre al numero di computer, molti fattori influenzano le prestazioni della rete, tra cui:

• caratteristiche hardware computer in rete
• la frequenza con cui i computer trasmettono i dati
• tipo di applicazioni di rete in esecuzione
• tipo di cavo di rete
• distanza tra i computer della rete

Il bus è una topologia passiva. Ciò significa che i computer "ascoltano" solo i dati trasmessi sulla rete, ma non li spostano dal mittente al destinatario. Pertanto, se uno dei computer si guasta, non influirà sul funzionamento degli altri. Nelle topologie attive, i computer rigenerano i segnali e li trasmettono sulla rete.

2. Riflessione del segnale

I dati, o segnali elettrici, si propagano attraverso la rete, da un'estremità all'altra del cavo. Se non viene intrapresa alcuna azione speciale, il segnale verrà riflesso quando raggiunge l'estremità del cavo e impedirà ad altri computer di trasmettere. Pertanto, dopo che i dati raggiungono la destinazione, i segnali elettrici devono essere spenti.

3. Terminatore

Per evitare la riflessione dei segnali elettrici, le spine (terminatori, terminatori) sono installate a ciascuna estremità del cavo per assorbire questi segnali. Tutte le estremità del cavo di rete devono essere collegate a qualcosa, come un computer o un connettore a cilindro, per aumentare la lunghezza del cavo. Un terminatore deve essere collegato a qualsiasi estremità libera (non collegata a nulla) del cavo per impedire la riflessione dei segnali elettrici.

Installazione del terminatore

Una violazione dell'integrità della rete può verificarsi se si verifica un'interruzione del cavo di rete quando è fisicamente rotto o una delle sue estremità è disconnessa. È anche possibile che non vi siano terminazioni a una o più estremità del cavo, il che porta alla riflessione dei segnali elettrici nel cavo e alla terminazione della rete. La rete non funziona. Di per sé, i computer sulla rete rimangono perfettamente funzionanti, ma finché il segmento è interrotto, non possono comunicare tra loro.

Questa topologia di rete presenta vantaggi e svantaggi.

D vantaggi topologie bus:

• breve tempo di configurazione della rete
• basso costo (richiede meno cavi e dispositivi di rete)
• facilità di configurazione
• il guasto di una postazione di lavoro non pregiudica il funzionamento della rete

Screpolatura topologie bus:

• tali reti sono difficili da espandere (aumentare il numero di computer nella rete e il numero di segmenti - singoli pezzi di cavo che li collegano).
• poiché il bus è condiviso, solo uno dei computer può trasmettere alla volta.
• "bus" è una topologia passiva: i computer "ascoltano" solo il cavo e non possono recuperare i segnali che vengono attenuati durante la trasmissione sulla rete.
• l'affidabilità di una rete con topologia a bus non è elevata. Quando un segnale elettrico raggiunge l'estremità del cavo, esso (a meno che non vengano prese misure speciali) viene riflesso, interrompendo il funzionamento dell'intero segmento di rete.

I problemi inerenti alla topologia del bus hanno portato al fatto che queste reti non sono praticamente utilizzate.

La topologia della rete bus è nota come topologia logica Ethernet a 10 Mbit/s.

2.2 Topologia di base della rete a stella

In una topologia a stella, tutti i computer sono collegati a un componente centrale chiamato hub. Ogni computer è connesso alla rete con un cavo di connessione separato. I segnali dal computer che trasmette passano attraverso l'hub a tutti gli altri.

Nella "stella" c'è sempre un centro attraverso il quale passa qualsiasi segnale nella rete. Le funzioni del collegamento centrale sono eseguite da speciali dispositivi di rete, e la trasmissione del segnale in essi può avvenire in diversi modi: in alcuni casi il dispositivo invia i dati a tutti i nodi, ad eccezione del nodo di invio, in altri il dispositivo analizza a quale nodo sono destinati i dati e li invia solo ad esso .

Questa topologia è nata all'alba informatica quando i computer erano collegati a un computer principale centrale.

Diagramma della topologia della rete a stella

Vantaggi tipologia "stella":

• il guasto di una postazione di lavoro non influisce sul funzionamento dell'intera rete nel suo insieme
• buona scalabilità di rete
• facile risoluzione dei problemi e interruzioni di rete
• elevate prestazioni di rete (presupponendo una corretta progettazione)
• opzioni di amministrazione flessibili

Screpolatura tipologia "stella":

• il guasto dell'hub centrale comporterà l'inoperabilità della rete (o del segmento di rete) nel suo complesso
• la rete spesso richiede più cavi rispetto alla maggior parte delle altre topologie
• il numero finito di workstation in una rete (o segmento di rete) è limitato dal numero di porte nell'hub centrale.

Una delle topologie più comuni perché è facile da mantenere. Viene utilizzato principalmente nelle reti in cui il vettore è un cavo a doppino intrecciato. Categoria UTP 3 o 5. (Categorie di cavo a doppino intrecciato, che sono numerate da 1 a 7 e definiscono l'intervallo di frequenza effettivo da far passare. Il cavo di categoria superiore di solito contiene più coppie di fili e ogni coppia ha più spire per unità di lunghezza.)

La topologia a stella si riflette in Tecnologie veloci Ethernet6.

2.3 Topologia di base della rete ad anello

Con una topologia ad anello, i computer sono collegati a un cavo chiuso ad anello. Pertanto, il cavo semplicemente non può avere un'estremità libera a cui deve essere collegato il terminatore. I segnali viaggiano intorno all'anello in una direzione e passano attraverso ogni computer. A differenza della topologia "bus" passiva, qui ogni computer funge da ripetitore (ripetitore), amplificando i segnali e trasmettendoli al computer successivo. Pertanto, se un computer si guasta, l'intera rete smette di funzionare.

Schema della rete ad anello

Il funzionamento di un "anello" a topologia chiusa si basa sul trasferimento di un token.

Un token è un pacchetto di dati che consente a un computer di inviare dati alla rete.

Il token viene trasmesso sequenzialmente da un computer all'altro fino a quando non viene ricevuto da quello che "vuole" trasmettere i dati. Un computer che vuole iniziare una trasmissione "cattura" il token, lo modifica, inserisce l'indirizzo del destinatario nei dati e lo invia in giro per l'anello al destinatario.

I dati passano attraverso ogni computer fino a raggiungere quello il cui indirizzo corrisponde all'indirizzo del destinatario specificato nei dati. Successivamente, il computer ricevente invia un messaggio a quello trasmittente, dove conferma il fatto di ricevere dati. Dopo aver ricevuto la conferma, il computer trasmittente crea un nuovo token e lo restituisce alla rete.

A prima vista sembra che il trasferimento del pennarello richieda molto tempo, ma in realtà il pennarello si muove quasi alla velocità della luce. In un anello del diametro di 200 metri, il marcatore può circolare a una frequenza di 10.000 giri al secondo.

Vantaggi topologie ad anello:

• facilità di installazione
• quasi totale assenza di attrezzature aggiuntive
• la possibilità di un funzionamento stabile senza un calo significativo della velocità di trasferimento dei dati durante il carico di rete pesante, poiché l'uso di un marker elimina la possibilità di collisioni.

Screpolatura topologie ad anello:

• il guasto di una postazione di lavoro e altri problemi (rottura del cavo) influiscono sulle prestazioni dell'intera rete
• complessità di configurazione e personalizzazione
• difficoltà nella risoluzione dei problemi

Il più utilizzato nelle reti in fibra ottica. Utilizzato negli standard FDDI8, Token ring9.

3. Altre possibili topologie di rete

Le reti di computer reali sono in continua espansione e modernizzazione. Pertanto, tale rete è quasi sempre ibrida, ovvero la sua topologia è una combinazione di diverse topologie di base. È facile immaginare topologie ibride che siano una combinazione di stella e bus, o anello e stella.

3.1 Topologia della rete ad albero

La topologia "albero" (albero), può essere considerata come l'unione di più "stelle". È questa topologia che è la più popolare oggi quando si costruiscono reti locali.

Diagramma della topologia della rete ad albero

In una topologia ad albero, c'è una radice dell'albero da cui crescono rami e foglie.

L'albero può essere attivo o vero e passivo. Con un albero attivo, i computer centrali si trovano nei centri di combinazione di diverse linee di comunicazione e con un albero passivo - concentratori (hub).

Figura 6 - Schema della topologia di rete di tipo "albero attivo".

Figura 7 - Schema della topologia della rete di tipo "albero passivo"

3.2 Topologie di rete combinate

Spesso vengono utilizzate topologie combinate, tra le quali le più comuni sono star-tire e star-ring.

Una topologia star-bus utilizza una combinazione di un bus e una stella passiva.

Schema della topologia combinata della rete "star-bus".

Sia i singoli computer che interi segmenti di bus sono collegati all'hub. Infatti, la topologia fisica è un bus, che include tutti i computer della rete. In questa topologia possono essere utilizzati anche più hub, interconnessi e che formano il cosiddetto backbone bus. Singoli computer o segmenti di bus sono collegati a ciascuno degli hub. Il risultato è un albero di pneumatici a stella. Pertanto, l'utente può combinare in modo flessibile i vantaggi delle topologie a bus ea stella, nonché modificare facilmente il numero di computer collegati alla rete. Dal punto di vista della distribuzione delle informazioni, questa topologia è equivalente a un bus classico.

Nel caso di una topologia star-ring (star-ring), non i computer stessi sono combinati in un anello, ma hub speciali, ai quali, a loro volta, i computer sono collegati tramite doppie linee di comunicazione a forma di stella.

Schema della topologia combinata della rete "stella-anello".

In realtà tutti i computer della rete sono compresi in un anello chiuso, poiché all'interno degli hub le linee di comunicazione formano un anello chiuso (come mostrato in Figura 9). Questa topologia consente di combinare i vantaggi delle topologie a stella e ad anello. Ad esempio, gli hub consentono di raccogliere tutti i punti di connessione per i cavi di rete in un unico posto. Se parliamo di propagazione dell'informazione, questa topologia equivale a un anello classico.

3.3 Topologia di rete "a griglia".

Infine, dovremmo menzionare la topologia mesh, o grid (mesh), in cui tutti o molti computer e altri dispositivi sono direttamente collegati tra loro (Figura 10).

Figura 10 - Schema della topologia a griglia della rete

Tale topologia è estremamente affidabile: se un canale viene interrotto, la trasmissione dei dati non si interrompe, poiché sono possibili diversi percorsi di consegna delle informazioni. Le topologie di griglia (il più delle volte non complete, ma parziali) vengono utilizzate laddove è necessario garantire la massima tolleranza ai guasti di rete, ad esempio, quando si combinano diverse sezioni di una grande rete aziendale o quando ci si connette a Internet, sebbene, ovviamente, si abbia pagare per questo: il consumo di cavi aumenta in modo significativo, le apparecchiature di rete e la loro configurazione diventano più complicate.

Attualmente, la stragrande maggioranza delle reti moderne utilizza una topologia a stella o una topologia ibrida, che è una combinazione di diverse "stelle" (ad esempio, una topologia ad albero) e un metodo di accesso multimediale CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access) rilevamento delle collisioni).

Frammento rete di computer

Un frammento di una rete di computer comprende i principali tipi di apparecchiature di comunicazione utilizzate oggi per formare reti locali e collegarle tra loro tramite collegamenti globali. Per creare connessioni locali tra i computer vengono utilizzati diversi tipi sistemi di cavi, adattatori di rete, hub ripetitori, bridge, switch e router. Per connettere le reti locali alle comunicazioni globali, vengono utilizzate uscite speciali (porte WAN) di bridge e router, nonché apparecchiature di trasmissione dati su linee lunghe: modem (quando si lavora tramite linee analogiche) o dispositivi per la connessione a canali digitali(TA - Adattatori terminali Reti ISDN, dispositivi di servizio di canale in affitto digitale come CSU / DSU, ecc.).

Sotto topologia(layout, configurazione, struttura) di una rete di computer è solitamente inteso come la posizione fisica dei computer della rete uno rispetto a uno e il modo in cui sono collegati dalle linee di comunicazione. È importante notare che il concetto di topologia si riferisce, in primo luogo, alle reti locali, nelle quali è facilmente rintracciabile la struttura delle connessioni. Nelle WAN, la struttura dei collegamenti è solitamente nascosta agli utenti e non è molto importante, perché ogni sessione di comunicazione può seguire il proprio percorso.
La topologia determina i requisiti per le apparecchiature, il tipo di cavo utilizzato, le possibili e più convenienti modalità di gestione dello scambio, l'affidabilità di funzionamento e la possibilità di espandere la rete.

Esistono tre principali topologie di rete:

1. Topologia della rete di autobus(bus), in cui tutti i computer sono collegati in parallelo a una linea di comunicazione e le informazioni da ciascun computer vengono trasmesse simultaneamente a tutti gli altri computer (Fig. 1);

2. Stella della topologia di rete(stella), in cui altri computer periferici sono collegati a un computer centrale e ciascuno di essi utilizza una propria linea di comunicazione separata (Fig. 2);

3. Anello di topologia di rete(anello), in cui ogni computer trasmette sempre informazioni a un solo computer, quello successivo nella catena, e riceve informazioni solo dal computer precedente nella catena, e questa catena è chiusa in un "anello" (Fig. 3) .

Riso. 1. Topologia di rete "bus"

Riso. 2. Topologia di rete "stella"

Riso. 3. Topologia di rete "ad anello"

In pratica, vengono spesso utilizzate combinazioni della topologia di base, ma la maggior parte delle reti si concentra su queste tre. Consideriamo ora brevemente le caratteristiche della topologia di rete elencata.

Topologia del bus(o, come viene anche chiamato, il "bus comune"), per la sua stessa struttura, consente l'identità delle apparecchiature di rete dei computer, nonché l'uguaglianza di tutti gli abbonati. Con una tale connessione, i computer possono solo trasmettere a turno, perché c'è solo una linea di comunicazione. In caso contrario, le informazioni trasmesse saranno distorte a causa della sovrapposizione (conflitto, collisione). Pertanto, il bus implementa la modalità di scambio half-duplex (in entrambe le direzioni, ma a turno e non contemporaneamente).
Nella topologia "bus" non esiste un abbonato centrale attraverso il quale vengono trasmesse tutte le informazioni, il che ne aumenta l'affidabilità (dopotutto, se un centro si guasta, l'intero sistema controllato da questo centro cessa di funzionare). L'aggiunta di nuovi abbonati al bus è abbastanza semplice e di solito è possibile anche durante il funzionamento della rete. Nella maggior parte dei casi, quando si utilizza un bus, è necessaria una quantità minima di cavo di collegamento rispetto ad altre topologie. È vero, devi tenere conto del fatto che per ogni computer sono adatti due cavi (tranne i due estremi), il che non è sempre conveniente.
Poiché la risoluzione di possibili conflitti in questo caso ricade sull'apparecchiatura di rete di ogni singolo abbonato, l'apparecchiatura dell'adattatore di rete con la topologia a bus è più difficile che con un'altra topologia. Tuttavia, a causa dell'uso diffuso di reti con una topologia a bus (Ethernet, Arcnet), il costo delle apparecchiature di rete non è troppo elevato.
Il bus non è soggetto a terribili guasti dei singoli computer, perché tutti gli altri computer della rete possono continuare a comunicare normalmente. Può sembrare che l'autobus non sia terribile e il cavo sia tagliato, poiché in questo caso siamo ossessionati da due autobus perfettamente funzionanti. Tuttavia, a causa delle peculiarità della propagazione dei segnali elettrici lungo lunghe linee di comunicazione, è necessario prevedere l'inclusione di dispositivi speciali alle estremità del bus - terminatori mostrati in Fig. 1 sotto forma di rettangoli. Senza i terminatori abilitati, il segnale viene riflesso dall'estremità della linea e distorto in modo che la comunicazione sulla rete diventi impossibile. Quindi se il cavo si rompe o è danneggiato, la linea di comunicazione non è coordinata, e lo scambio si interrompe anche tra quei computer che restano collegati tra loro. Un cortocircuito in qualsiasi punto del cavo bus disabilita l'intera rete. Qualsiasi guasto delle apparecchiature di rete sul bus è molto difficile da localizzare, perché tutti gli adattatori sono collegati in parallelo e non è così facile capire quale si è guastato.
Quando passano attraverso la linea di comunicazione di una rete con topologia a bus, i segnali di informazione vengono attenuati e non riprendono in alcun modo, il che impone rigide restrizioni sulla lunghezza totale delle linee di comunicazione, inoltre, ciascun abbonato può ricevere segnali di diversi livelli da la rete a seconda della distanza dall'abbonato di trasferimento. Ciò propone requisiti aggiuntivi per i nodi riceventi delle apparecchiature di rete. Per aumentare la lunghezza di una rete con una topologia a bus, vengono spesso utilizzati diversi segmenti (ciascuno dei quali è un bus), interconnessi mediante speciali aggiornamenti di segnale - ripetitori.
Tuttavia, un tale aumento della lunghezza della rete non può durare indefinitamente, perché ci sono anche limitazioni associate alla velocità finita di propagazione del segnale lungo le linee di comunicazione.

Topologia "Stella"è una topologia con un centro chiaramente definito a cui sono collegati tutti gli altri abbonati. L'intero scambio di informazioni avviene esclusivamente tramite il computer centrale, che in questo modo sopporta un carico molto elevato, quindi non può fare altro che la rete. È chiaro che l'attrezzatura di rete dell'abbonato centrale deve essere significativamente più complessa dell'attrezzatura degli abbonati periferici. In questo caso, non è necessario parlare dell'uguaglianza degli abbonati. Di norma, è il computer centrale il più potente, ed è su di esso che vengono assegnate tutte le funzioni di gestione dello scambio. In linea di principio, non sono possibili conflitti in una rete con una topologia a stella, poiché la gestione è completamente centralizzata, non c'è motivo di conflitto.
Se parliamo della resistenza di una stella ai guasti del computer, allora il guasto di un computer periferico non influisce sul funzionamento della parte di rete che rimane, ma qualsiasi guasto del computer centrale rende la rete completamente inutilizzabile. Pertanto, dovrebbero essere prese misure speciali per migliorare l'affidabilità del computer centrale e delle sue apparecchiature di rete. Un'interruzione in qualsiasi cavo o un cortocircuito in esso con una topologia a stella interrompe lo scambio con un solo computer e tutti gli altri computer possono continuare a funzionare normalmente.
Sulla declinazione dal bus, in una stella su ogni linea di comunicazione ci sono solo due abbonati: quello centrale e uno dei periferici. Molto spesso, per collegarli vengono utilizzate due linee di comunicazione, ciascuna delle quali trasmette informazioni in una sola direzione. Quindi, c'è solo un ricevitore e un trasmettitore su ciascun collegamento. Tutto ciò semplifica enormemente la configurazione della rete rispetto al bus e risparmia dalla necessità di utilizzare terminatori esterni aggiuntivi. Il problema dell'attenuazione dei segnali nella linea di comunicazione è risolto anche nella "stella" più facilmente che nel "bus", perché ogni ricevitore riceve sempre un segnale dello stesso livello. Un grave inconveniente della topologia a stella è la rigida limitazione del numero di abbonati. Tipicamente, l'abbonato centrale non può servire più di 8-16 abbonati periferici. Se entro questi limiti la connessione di nuovi abbonati è abbastanza semplice, se vengono superati è semplicemente impossibile. È vero, a volte una stella prevede la possibilità di costruire, cioè collegare un altro abbonato centrale invece di uno degli abbonati periferici (di conseguenza, viene fuori una topologia di più stelle interconnesse).
La stella mostrata in Fig. 2 è chiamato una stella attiva o reale. Esiste anche una topologia chiamata stella passiva, che sembra solo una stella (Fig. 4). In questo momento, è molto più comune di una stella attiva. Basti pensare che è utilizzato oggi nella rete Ethernet più popolare.

Riso. 4. Topologia "stella passiva"

Il centro di una rete con questa topologia non contiene un computer, ma un hub, o hub, che svolge la stessa funzione di un ripetitore. Riprende i segnali in arrivo e li inoltra ad altri collegamenti. Sebbene lo schema di cablaggio sia simile a quello di una stella reale o attiva, in realtà si tratta di una topologia a bus, poiché le informazioni provenienti da ciascun computer vengono trasmesse simultaneamente a tutti gli altri computer e non esiste un abbonato centrale. Naturalmente una stella passiva è più costosa di un bus convenzionale, perché in questo caso è necessario anche un hub. Tuttavia, fornisce una serie di funzionalità aggiuntive relative ai vantaggi di una stella. Ecco perché recentemente la stella passiva sta sostituendo sempre più la vera stella, che è considerata una topologia poco promettente.
È anche possibile individuare un tipo intermedio di topologia tra una stella attiva e una passiva. In questo caso, l'hub non solo ritrasmette i segnali, ma controlla anche lo scambio, ma non partecipa allo scambio stesso.
grande vantaggio stellare(sia attivo che passivo) risiede nel fatto che tutti i punti di connessione sono raccolti in un unico posto. In questo modo è facile monitorare il funzionamento della rete, localizzare i guasti della rete semplicemente disconnettendo determinati abbonati dal centro (cosa impossibile, ad esempio, nel caso di un autobus) e anche limitare l'accesso di persone non autorizzate a punti di connessione vitali per la rete . Nel caso di una stella, ciascun utente periferico può essere avvicinato da un cavo (che trasmette in entrambe le direzioni) o da due cavi (ciascuno dei quali trasmette in una direzione), la seconda situazione è più comune. Uno svantaggio comune per l'intera topologia a stella è molto più che con altre topologie, il costo del cavo. Ad esempio, se i computer sono disposti su un'unica linea (come nella Figura 1), quando si sceglie una topologia a stella, sarà necessario un cavo molte volte superiore rispetto a una topologia a bus. Ciò può influire in modo significativo sul costo dell'intera rete nel suo insieme.

Topologia "Anello"- questa è una topologia in cui ogni computer è collegato da linee di comunicazione con solo altri due: da uno riceve solo informazioni e trasmette solo all'altro. Su ogni linea di comunicazione, come nel caso di una stella, operano solo un trasmettitore e un solo ricevitore. Ciò elimina la necessità di terminatori esterni. Una caratteristica importante dell'anello è che ogni computer ritrasmette (riprende) il segnale, cioè funge da ripetitore, quindi l'attenuazione del segnale nell'intero anello non ha importanza, solo l'attenuazione tra computer vicini dell'anello è importante. In questo caso, non esiste un centro chiaramente definito, tutti i computer possono essere uguali. Tuttavia, molto spesso nello spratto viene assegnato un abbonato speciale, che gestisce lo scambio o controlla lo scambio. È chiaro che la presenza di un tale abbonato di controllo riduce l'affidabilità della rete, perché il suo fallimento paralizza immediatamente l'intero scambio.
A rigor di termini, i computer sprat non sono completamente uguali (a differenza, ad esempio, della topologia del bus). Alcuni di loro ricevono necessariamente informazioni dal computer che sta trasmettendo in questo momento, prima e altri dopo. È su questa caratteristica della topologia che sono costruiti i metodi di controllo degli scambi di rete, appositamente progettati per "l'anello". In questi metodi, il diritto al trasferimento successivo (o, come si suol dire, all'acquisizione della rete) passa in sequenza al computer successivo in cerchio.
Il collegamento di nuovi abbonati all '"anello" è solitamente del tutto indolore, sebbene richieda l'arresto obbligatorio dell'intera rete per la durata della connessione. Come nel caso della topologia a bus, il numero massimo di abbonati in uno sprat può essere piuttosto elevato (fino a mille o più). La topologia ad anello è solitamente la più resistente alla congestione, fornisce un funzionamento affidabile con i maggiori flussi di informazioni trasmessi sulla rete, perché di solito non presenta conflitti (a differenza del bus) e non esiste un abbonato centrale (a differenza della stella) .
Poiché il segnale nello spratto passa attraverso tutti i computer della rete, il guasto di almeno uno di essi (o la sua installazione di rete) interrompe il funzionamento dell'intera rete nel suo insieme. Allo stesso modo, qualsiasi circuito aperto o cortocircuito in ciascuno dei cavi dell'anello rende inutilizzabile l'intera rete. L'anello è più vulnerabile ai danni dei cavi, quindi questa topologia prevede solitamente la posa di due (o più) linee di comunicazione parallele, una delle quali è di riserva.
Allo stesso tempo, il grande vantaggio dell'anello è che l'inoltro dei segnali da parte di ciascun abbonato consente di aumentare notevolmente le dimensioni dell'intera rete nel suo insieme (a volte fino a diverse decine di chilometri). L'anello rispetto a questo è significativamente superiore a qualsiasi altra topologia.

svantaggio anello (rispetto a una stella), possiamo presumere che due cavi debbano essere collegati a ciascun computer della rete.

A volte la topologia ad anello si basa su due collegamenti ad anello che trasportano informazioni in direzioni opposte. Lo scopo di tale soluzione è aumentare (idealmente due volte) la velocità di trasferimento delle informazioni. Inoltre, se uno dei cavi è danneggiato, la rete può funzionare con un altro cavo (tuttavia, la velocità massima diminuirà).
Oltre alle tre principali topologie di base considerate, viene spesso utilizzata anche la topologia di rete. albero "(albero), che può essere considerato come una combinazione di più stelle. Come nel caso di una stella, un albero può essere attivo, o reale (Fig. 5), e passivo (Fig. 6). Con un albero attivo, i computer centrali si trovano nei centri di combinazione di diverse linee di comunicazione e con un albero passivo - concentratori (hub).

Riso. 5. Topologia "albero attivo"

Riso. 6. Topologia "albero passivo". K - concentratori

Anche una topologia combinata viene utilizzata abbastanza spesso, ad esempio star bus, star ring.

Significato del concetto di topologia.

La topologia della rete determina non solo l'ubicazione fisica dei computer, ma, cosa molto più importante, la natura delle connessioni tra di essi, le caratteristiche della propagazione dei segnali sulla rete. È la natura delle connessioni che determina il grado di tolleranza ai guasti della rete, la complessità richiesta delle apparecchiature di rete, il metodo più appropriato di controllo degli scambi, i possibili tipi di mezzi di trasmissione (canali di comunicazione), la dimensione della rete consentita (la lunghezza del linee di comunicazione e il numero di abbonati), la necessità di coordinamento elettrico e molto altro.
Quando la topologia di una rete è menzionata in letteratura, possono significare quattro concetti molto diversi che si riferiscono a livelli diversi. architettura di rete:

1. Topologia fisica (ovvero disposizione dei computer e cablaggio). In questo contenuto, ad esempio, una stella passiva non è diversa da una stella attiva, motivo per cui spesso viene chiamata semplicemente "stella".

2. Topologia logica (ovvero la struttura delle connessioni, la natura della propagazione dei segnali attraverso la rete). Questa è probabilmente la definizione più corretta di topologia.

3. Topologia del controllo degli scambi (ovvero il principio e la sequenza del trasferimento del diritto di deliziare la rete tra i singoli computer).

4. Topologia delle informazioni (ovvero la direzione del flusso di informazioni trasmesse sulla rete).

Ad esempio, una rete con un "bus" di topologia fisica e logica può utilizzare l'handover del diritto di acquisizione della rete come metodo di controllo (ovvero essere un anello in questo contenuto) e trasmettere simultaneamente tutte le informazioni attraverso un computer dedicato (essere un stella in questo contenuto).

Poche persone hanno familiarità con il termine topologie di rete, ma l'utente medio della tecnologia informatica ha ancora un concetto di rete locale. Quindi le topologie di rete sono gli strumenti che determinano il lavoro del creato reti di computer, consentendo di operare contemporaneamente con le informazioni attraverso più macchine.

Diamo un'occhiata più da vicino al concetto di topologie di rete in questo articolo e scopriamo anche perché sono necessarie, dove e come usarle correttamente, quali tipi di questi strumenti esistono, quali caratteristiche positive e negative sono dotate.

Topologie di rete - introduzione

Le reti di computer locali non possono funzionare senza speciali dispositivi di rete. Spesso più di due computer sono coinvolti in una rete, spesso cinque, dieci, venti, ci sono reti che uniscono intere aziende. Sono interconnessi da una certa linea di comunicazione. L'interazione delle macchine incluse nella rete può essere diversa. È possibile combinare più dispositivi in ​​​​un insieme creando diversi tipi di reti:

• anulare;
• stellare;
• pneumatico;
• gerarchico;
• arbitrario.

Nell'ambiente IT, la creazione di tali reti è chiamata topologie. Questo è un toolkit fisico applicabile per creare reti locali. Inoltre, ci sono anche topologie logiche.

Le topologie fisiche e logiche funzionano indipendentemente e non si sovrappongono. Se quelli fisici sono responsabili della geometria della rete, allora quelli logici sono coinvolti nella ridistribuzione dei flussi di dati tra i vari nodi della rete creata e determinano il più metodo efficace trasmissione dati.

Entrambe le topologie fisiche e logiche presentano sia vantaggi che svantaggi, quindi sono utilizzate allo stesso modo nei tempi moderni. Di seguito consideriamo le principali caratteristiche di ogni tipo di topologia di rete e scopriamo qual è la loro essenza fondamentale.

Caratteristiche della topologia a bus: principio di funzionamento

Se viene utilizzato un canale mono lineare durante la trasmissione di dati elettronici da un computer a un altro, ciò significa che la topologia del bus della rete è coinvolta nel lavoro. È alle estremità del monocanale che vengono installati speciali cosiddetti terminatori. I personal computer che partecipano alla rete sono collegati ad una rete comune tramite un connettore a forma di T a contatto con un canale mono lineare comune.

I dati elettronici entrano nei terminatori e arrivano simultaneamente a tutti i nodi di rete, ma accettano a titolo oneroso documenti elettronici può essere solo il computer a cui era destinato il messaggio. Il segnale di trasmissione dati principale viene catturato da ciascun computer coinvolto nella rete, pertanto il mezzo di trasmissione dati elettronico è un componente comune della rete.

La topologia a bus ha acquisito grande popolarità grazie alle capacità avanzate dell'architettura Ethernet.

I principali vantaggi della topologia bus sono i seguenti:

• facilità di impostazione, chiara configurazione della rete che si sta creando;
• la rete non viene interrotta se diversi computer inclusi in essa si guastano, il che significa che è resistente a tutti i tipi di guasti hardware del computer.

I principali svantaggi della tipologia di pneumatici sono i seguenti:

• la lunghezza del cavo di rete posato è limitata, anche il numero di unità di apparecchiature informatiche incluse nella rete è limitato;
• l'intera rete dipende dalla salute del monocanale, se soffre, l'intera rete soffre, spesso è molto difficile trovare un punto di guasto in una rete bus, soprattutto quando tutti i suoi componenti sono isolati.

Caratterizzazione della topologia a stella: principio di funzionamento

Quando si crea una rete di tipo a stella, ciascuna separatamente Personal computer si unisce al cosiddetto hub o concentratore. Questo crea una connessione parallela di tutte le unità di computer incluse nella rete. Questi componenti sono i principali anelli di connessione che consentono la comunicazione tra i computer inclusi nella rete.

Questa rete utilizza anche un campo informativo comune, ovvero le informazioni vengono inviate a tutti i nodi di comunicazione, ma possono ricevere solo un sito, per il quale sono state originariamente inviate.

I principali vantaggi della rete a stella:

• facile da configurare e collegare nuove apparecchiature informatiche;
• come una rete bus, è resistente ai guasti dei computer collegati alla rete;
• consente la gestione centralizzata di tutte le unità collegate.

I principali svantaggi della tipologia a stella:

• elevato consumo di cavo di rete durante l'installazione;
• il guasto di un hub o concentratore porta al guasto dell'intera catena di trasmissione elettronica dei dati.

Una rete a stella può anche essere basata su un hub centrale. Implica uno strumento intelligente che esegue la connessione di determinate unità informatiche incluse nella rete. Il principio di funzionamento dell'output-input consente di non utilizzare un campo informativo comune per tutte le unità, ma di specificare il trasferimento di informazioni da un punto all'altro, terzo, quarto ... Si scopre che ogni computer, tranne per gli hub, è anche connesso a un hub centrale se si verifica un guasto all'interno della rete, l'intera rete non ne risente. In caso di guasto, il punto di guasto si disconnette spontaneamente dalla rete, il che consente di individuarlo rapidamente ed eliminare tutti i difetti di funzionamento.

La posa di una tale rete richiede molti cavi di rete, ma ne vale la pena.

Una tipologia stellare può anche essere una specie di albero, che è una combinazione di più stelle. A seconda delle trame si distingue lo stato attivo della rete, passivo o vero. A seconda dello stato, vengono utilizzati per creare una connessione tra unità di computer incluse nella rete, hub con hub o computer centrali.

Se si sceglie un computer centrale, è possibile creare una rete realmente affidabile e produttiva, ma non di ordine economico. Se utilizzi hub con concentratori, costerà molte volte in meno, ma l'indicatore di prestazione sarà molto più basso.

Caratteristiche della topologia ad anello: principio di funzionamento

La topologia ad anello implica una connessione diretta di tutti i canali di rete in una catena inestricabile. Questo non significa che sia un cerchio tipico. L'essenza della rete ad anello è che per la trasmissione di dati elettronici vengono utilizzate l'uscita di un'unità di computer e l'ingresso di un'altra. Il movimento delle informazioni avviene in un unico flusso. Se sono presenti informazioni in uscita e non vengono ricevute in ingresso, ritorna nuovamente in uscita con un successivo tentativo di raggiungere l'ingresso. Cioè, le informazioni si spostano sempre lungo lo stesso percorso dal mittente al destinatario e viceversa.

L'anello logico tende a chiudersi. Il vantaggio principale di una rete ad anello è che è molto facile da configurare. Ma non è affidabile contro guasti imprevisti. Se c'è un difetto nel circuito, l'anello di trasferimento dati viene interrotto. Molto spesso, in pratica, gli specialisti IT implementano progetti di una tipologia ad anello modificata.

Soluzioni combinate per la creazione di reti di computer locali

Per garantire l'affidabilità delle reti, nella pratica vengono spesso utilizzate combinazioni di topologie di rete di base. Le più comunemente utilizzate sono le topologie star-bus o star-ring. Cosa comporta la combinazione di diversi strumenti durante la creazione di reti di computer locali? La risposta qui è inequivocabile: garantire l'affidabilità della rete, la resistenza ai guasti e l'assenza del rispetto obbligatorio del principio del trasferimento delle informazioni lungo la catena, che semplifica il lavoro in caso di difetti della rete.

Ciò semplifica il principio di funzionamento della rete stessa e il processo della sua installazione.

Riassumendo

Ora conosci i principali tipi di topologie di rete. Le opzioni presentate in questo articolo sono le più tipiche e utilizzate nell'installazione delle moderne reti di computer locali. Ma ciò non significa che non vengano utilizzate topologie più avanzate, spesso tali topologie vengono sviluppate per oggetti di servizio specifici, ad esempio per quelli scientifici o militari. Ma per una tipica applicazione civile, le topologie di rete qui discusse sono abbastanza sufficienti.

Le topologie esistenti sono state create per decenni, quindi ha senso utilizzarle ampiamente.

introduzione

1. Il concetto di topologia di rete

2. Topologie di rete di base

2.3 Topologia di base della rete ad anello

3. Altre possibili topologie di rete

3.1 Topologia della rete ad albero

3.2 Topologie di rete combinate

3.3 Topologia di rete "a griglia".

4. Polisemia del concetto di topologia

Conclusione

Bibliografia

introduzione

Oggi è impossibile immaginare l'attività umana senza l'uso delle reti informatiche.

Rete di computer - è un sistema di elaborazione distribuita delle informazioni, costituito da almeno due computer che interagiscono tra loro utilizzando mezzi speciali connessioni.

A seconda della lontananza dei computer e della scala, le reti sono suddivise condizionatamente in locali e globali.

Reti locali: reti che hanno un'infrastruttura chiusa prima di raggiungere i fornitori di servizi. Il termine "LAN" può descrivere sia una rete di piccoli uffici che una grande rete di fabbrica che copre diverse centinaia di ettari. Le reti locali sono generalmente distribuite all'interno di un'organizzazione, quindi vengono anche chiamate reti aziendali.

A volte si distinguono reti di una classe intermedia: una rete cittadina o regionale, ad es. rete all'interno della città, della regione, ecc.

La rete globale copre vaste aree geografiche, comprese sia le reti locali che altre reti e dispositivi di telecomunicazione. Le reti globali hanno praticamente le stesse capacità di quelle locali. Ma ampliano il loro raggio d'azione. I vantaggi dell'utilizzo di reti globali sono limitati principalmente dalla velocità del lavoro: reti globali lavorare a una velocità inferiore rispetto a quelli locali.

Delle suddette reti di computer, rivolgiamo la nostra attenzione alle reti locali per comprendere meglio l'architettura delle reti, i metodi di trasmissione dei dati. E per questo è necessario conoscere una cosa come la topologia di rete.

1. Il concetto di topologia di rete

La topologia è la configurazione fisica di una rete, insieme alle sue caratteristiche logiche. Topologia è un termine standard utilizzato per descrivere il layout di base di una rete. Comprendendo come vengono utilizzate le diverse topologie, sarà possibile determinare quali capacità hanno i diversi tipi di reti.

Esistono due tipi principali di topologie:

fisico

logico

La topologia logica descrive le regole per l'interazione delle stazioni di rete durante la trasmissione dei dati.

La topologia fisica definisce il modo in cui i supporti di archiviazione sono collegati.

Il termine "topologia di rete" si riferisce alla disposizione fisica di computer, cavi e altri componenti di rete. La topologia di una rete ne determina le caratteristiche.

La scelta di una particolare topologia influisce su:

composizione delle apparecchiature di rete necessarie

caratteristiche delle apparecchiature di rete

opzioni di espansione della rete

metodo di gestione della rete

La configurazione di rete può essere decentralizzata (quando il cavo "corre" attorno a ciascuna stazione della rete) o centralizzata (quando ciascuna stazione è fisicamente connessa a un dispositivo centrale che distribuisce frame e pacchetti tra le stazioni). Un esempio di configurazione centralizzata è una stella con postazioni di lavoro poste alle estremità dei suoi raggi. Una configurazione decentrata è simile a una catena di alpinisti, in cui ognuno ha la propria posizione nel fascio e tutti sono collegati tra loro con una corda. Le caratteristiche logiche della topologia di rete determinano il percorso seguito dal pacchetto quando viene trasmesso attraverso la rete.

Quando si sceglie una topologia, è necessario tenere conto del fatto che garantisce un funzionamento di rete affidabile ed efficiente, una comoda gestione dei flussi di dati di rete. È anche auspicabile che la rete risulti poco costosa in termini di costi di creazione e manutenzione, ma allo stesso tempo ci sono opportunità per la sua ulteriore espansione e, preferibilmente, per il passaggio a tecnologie di comunicazione più veloci. Questo non è un compito facile! Per risolverlo, devi sapere quali sono le topologie di rete.

2. Topologie di rete di base

Esistono tre topologie di base su cui è costruita la maggior parte delle reti.

stella

squillo

Se i computer sono collegati lungo lo stesso cavo, la topologia è chiamata "bus". Quando i computer sono collegati a segmenti di cavo originati da un singolo punto, o hub, la topologia è detta a stella. Se il cavo a cui sono collegati i computer è chiuso ad anello, questa topologia è chiamata anello.

Sebbene le topologie di base stesse non siano complesse, in realtà esistono spesso combinazioni abbastanza complesse che combinano le proprietà di diverse topologie.

2.1 Topologia della rete a bus

In questa topologia, tutti i computer sono collegati tra loro da un unico cavo (Figura 1).

Figura 1 - Schema della topologia di rete tipo "bus"

In una rete con una topologia "bus", i computer indirizzano i dati a un computer specifico trasmettendoli su un cavo sotto forma di segnali elettrici - indirizzi MAC hardware. Per comprendere il processo di comunicazione tra i computer sul bus, è necessario comprendere i seguenti concetti:

trasmissione del segnale

riflessione del segnale

Terminatore

1. Trasmissione del segnale

I dati sotto forma di segnali elettrici vengono trasmessi a tutti i computer della rete; tuttavia, le informazioni vengono ricevute solo da colui il cui indirizzo corrisponde all'indirizzo del destinatario crittografato in questi segnali. Inoltre, solo un computer alla volta può trasmettere. Poiché i dati vengono trasmessi alla rete da un solo computer, le sue prestazioni dipendono dal numero di computer collegati al bus. Più di loro, ad es. maggiore è il numero di computer in attesa di trasferire i dati, più lenta sarà la rete. Tuttavia, è impossibile derivare una relazione diretta tra la larghezza di banda della rete e il numero di computer in essa contenuti. Infatti, oltre al numero di computer, molti fattori influenzano le prestazioni della rete, tra cui:

caratteristiche hardware dei computer in rete

la frequenza con cui i computer trasmettono i dati

tipo di applicazioni di rete in esecuzione

tipo di cavo di rete

distanza tra i computer della rete

Il bus è una topologia passiva. Ciò significa che i computer "ascoltano" solo i dati trasmessi sulla rete, ma non li spostano dal mittente al destinatario. Pertanto, se uno dei computer si guasta, non influirà sul funzionamento degli altri. Nelle topologie attive, i computer rigenerano i segnali e li trasmettono sulla rete.

2. Riflessione del segnale

I dati, o segnali elettrici, si propagano attraverso la rete, da un'estremità all'altra del cavo. Se non viene intrapresa alcuna azione speciale, il segnale verrà riflesso quando raggiunge l'estremità del cavo e impedirà ad altri computer di trasmettere. Pertanto, dopo che i dati raggiungono la destinazione, i segnali elettrici devono essere spenti.

3. Terminatore

Per evitare la riflessione dei segnali elettrici, a ciascuna estremità del cavo sono installate spine (terminatori, terminatori) che assorbono questi segnali (Figura 2). Tutte le estremità del cavo di rete devono essere collegate a qualcosa, come un computer o un connettore a cilindro, per aumentare la lunghezza del cavo. È necessario collegare un terminatore a qualsiasi estremità libera - non collegata - del cavo per impedire la riflessione dei segnali elettrici.

Figura 2 - Installazione del terminatore

Una violazione dell'integrità della rete può verificarsi se si verifica un'interruzione del cavo di rete quando è fisicamente rotto o una delle sue estremità è disconnessa. È anche possibile che non vi siano terminazioni a una o più estremità del cavo, il che porta alla riflessione dei segnali elettrici nel cavo e alla terminazione della rete. La rete non funziona. Di per sé, i computer sulla rete rimangono perfettamente funzionanti, ma finché il segmento è interrotto, non possono comunicare tra loro.

Questa topologia di rete presenta vantaggi e svantaggi. I vantaggi includono:

breve tempo di configurazione della rete

basso costo (richiede meno cavi e dispositivi di rete)

facilità di configurazione

il guasto di una postazione di lavoro non pregiudica il funzionamento della rete

Gli svantaggi di una tale topologia sono i seguenti.

tali reti sono difficili da espandere (aumentare il numero di computer nella rete e il numero di segmenti - singoli pezzi di cavo che li collegano).

poiché il bus è condiviso, solo uno dei computer può trasmettere alla volta.

"bus" è una topologia passiva: i computer "ascoltano" solo il cavo e non possono recuperare i segnali che vengono attenuati durante la trasmissione sulla rete.

l'affidabilità di una rete con topologia a bus non è elevata. Quando un segnale elettrico raggiunge l'estremità del cavo, esso (a meno che non vengano prese misure speciali) viene riflesso, interrompendo il funzionamento dell'intero segmento di rete.

I problemi inerenti alla topologia del bus hanno portato al fatto che queste reti, così popolari dieci anni fa, ora non sono praticamente utilizzate.

La topologia della rete bus è nota come topologia logica Ethernet a 10 Mbit/s.

2.2 Topologia di base della rete a stella

In una topologia a stella, tutti i computer sono collegati tramite segmenti di cavo a un componente centrale chiamato hub (Figura 3).

I segnali dal computer che trasmette passano attraverso l'hub a tutti gli altri.

Questa topologia ha avuto origine nei primi giorni dell'informatica, quando i computer erano collegati a un computer centrale e principale.

Il termine "topologia" si riferisce alla disposizione fisica di computer, cavi e altri componenti di rete.

Topologia è un termine standard utilizzato dai professionisti per descrivere il layout di base di una rete.

Oltre al termine "topologia", per descrivere il layout fisico viene utilizzato anche quanto segue:

luogo fisico;

disposizione;

Diagramma;

La topologia di una rete ne determina le caratteristiche. In particolare, la scelta di una particolare topologia influisce su:

la composizione delle apparecchiature di rete necessarie;

caratteristiche delle apparecchiature di rete;

opzioni di espansione della rete;

metodo di gestione della rete.

Per condividere risorse o eseguire altre attività di rete, i computer devono essere collegati tra loro. A tale scopo, nella maggior parte dei casi viene utilizzato un cavo (meno spesso - reti wireless - apparecchiature a infrarossi). Tuttavia, il semplice collegamento di un computer a un cavo che collega altri computer non è sufficiente. Diversi tipi di cavi, combinati con diverse schede di rete, sistemi operativi di rete e altri componenti, richiedono diverse posizioni del computer.

Ogni topologia di rete impone una serie di condizioni. Ad esempio, può dettare non solo il tipo di cavo, ma anche il modo in cui viene posato.

Topologie di base

• stella

  squillo

Quando i computer sono collegati tramite un singolo cavo, la topologia è chiamata bus. Quando i computer sono collegati a segmenti di cavo originati da un singolo punto, o hub, la topologia è detta a stella. Se il cavo a cui sono collegati i computer è chiuso ad anello, questa topologia è chiamata anello.

Pneumatico.

La topologia "bus" viene spesso definita "bus lineare" (linerbus). Questa topologia è una delle topologie più semplici e più utilizzate. Utilizza un singolo cavo, chiamato dorsale o segmento, lungo il quale sono collegati tutti i computer della rete.

In una rete bus, i computer indirizzano i dati a un computer specifico trasmettendoli su un cavo sotto forma di segnali elettrici.

I dati sotto forma di segnali elettrici vengono trasmessi a tutti i computer della rete; tuttavia, le informazioni vengono ricevute da colui il cui indirizzo corrisponde all'indirizzo del destinatario crittografato in questi segnali. Inoltre, in qualsiasi momento, solo un computer può trasmettere.

Poiché i dati vengono trasmessi alla rete da un solo computer, le sue prestazioni dipendono dal numero di computer collegati al bus. Più ce ne sono, più lenta è la rete. Il bus è una topologia passiva. Ciò significa che i computer "ascoltano" solo i dati trasmessi sulla rete, ma non li spostano dal mittente al destinatario. Pertanto, se uno dei computer si guasta, non influirà sul funzionamento degli altri. In questa topologia, i dati vengono distribuiti in tutta la rete, da un'estremità all'altra del cavo. Se non viene intrapresa alcuna azione, i segnali che raggiungono l'estremità del cavo verranno riflessi e ciò impedirà ad altri computer di trasmettere. Pertanto, dopo che i dati raggiungono la destinazione, i segnali elettrici devono essere spenti. Per fare ciò, i terminatori (chiamati anche spine) sono installati a ciascuna estremità del cavo in una rete con una topologia a bus per assorbire i segnali elettrici.

Vantaggi: l'assenza di apparecchiature attive aggiuntive (ad es. ripetitori) rende tali reti semplici ed economiche.

Schema di una topologia lineare di una rete locale

Tuttavia, lo svantaggio di una topologia lineare sono le limitazioni sulla dimensione della rete, la sua funzionalità ed estensibilità.

Squillo

In una topologia ad anello, ogni workstation è connessa a due vicini più vicini. Tale interconnessione forma una rete locale sotto forma di anello o anello. I dati vengono trasmessi in cerchio in una direzione e ciascuna stazione svolge il ruolo di ripetitore, che riceve e risponde ai pacchetti ad essa indirizzati e trasmette altri pacchetti alla successiva workstation "down". Nella rete ad anello originale, tutti gli oggetti collegati tra loro. Tale connessione avrebbe dovuto essere chiusa. A differenza della topologia "bus" passiva, qui ogni computer funge da ripetitore, amplificando i segnali e trasmettendoli al computer successivo. Il vantaggio di questa topologia era il tempo di risposta prevedibile della rete. Più dispositivi erano sul ring, più a lungo la rete rispondeva alle richieste. Il suo svantaggio più significativo è che se almeno un dispositivo si guasta, l'intera rete si rifiuta di funzionare.

Viene chiamato uno dei principi della trasmissione dei dati attorno all'anello passare il gettone. La sua essenza è questa. Il token viene trasmesso in sequenza da un computer all'altro fino a quando non viene ricevuto da quello che vuole trasmettere i dati. Il computer che trasmette cambia il token, inserisce l'indirizzo e-mail nei dati e lo invia sul ring.

Questa topologia può essere migliorata collegando tutti i dispositivi di rete tramite concentratore(Centro dispositivo che collega altri dispositivi). Visivamente, “un anello corretto non è più fisicamente un anello, ma in una tale rete i dati vengono ancora trasmessi in cerchio.

Nella figura, le linee continue indicano le connessioni fisiche e le linee tratteggiate indicano la direzione del trasferimento dei dati. Pertanto, una tale rete ha una topologia logica ad anello, mentre fisicamente è una stella.

Stella

In una topologia a stella, tutti i computer sono collegati tramite segmenti di cavo a un componente centrale dotato di hub. I segnali dal computer che trasmette passano attraverso l'hub a tutti gli altri. Nelle reti a stella, la gestione del cablaggio e della configurazione di rete è centralizzata. Ma c'è anche uno svantaggio: poiché tutti i computer sono collegati a un punto centrale, il consumo di cavi aumenta notevolmente per le reti di grandi dimensioni. Inoltre, se il componente centrale si guasta, il funzionamento dell'intera rete verrà interrotto.

Vantaggio: se un computer si guasta o il cavo che collega un computer si guasta, solo quel computer non sarà in grado di ricevere e trasmettere segnali. Gli altri computer sulla rete non saranno interessati. La velocità complessiva della rete è limitata solo dalla larghezza di banda dell'hub.

La topologia a stella è dominante nelle LAN odierne. Tali reti sono abbastanza flessibili, facilmente espandibili e relativamente poco costose rispetto a reti più complesse, in cui i metodi di accesso dei dispositivi alla rete sono rigorosamente fissi. Pertanto, le "stelle" hanno sostituito le topologie lineari e ad anello obsolete e raramente utilizzate. Inoltre, sono diventati un collegamento di transizione all'ultimo tipo di topologia: stelle cambiate e.

Uno switch è un dispositivo di rete attivo multiporta. Lo switch "ricorda" gli indirizzi hardware (o MAC-MediaAccessControl) dei dispositivi ad esso collegati e crea percorsi temporanei dal mittente al destinatario, lungo i quali vengono trasmessi i dati. In una tipica topologia LAN commutata, esistono più connessioni a uno switch. Ogni porta e il dispositivo ad essa collegato ha la propria larghezza di banda (velocità dati).

Gli switch possono migliorare notevolmente le prestazioni delle reti. In primo luogo, aumentano la larghezza di banda complessiva disponibile su una determinata rete. Ad esempio, in uno switch a 8 fili, potrebbero esserci 8 connessioni separate che supportano velocità fino a 10 Mbps ciascuna. Di conseguenza, il throughput di un tale dispositivo è di 80 Mbps. Innanzitutto, gli switch aumentano le prestazioni della rete riducendo il numero di dispositivi in ​​grado di riempire l'intera larghezza di banda di un segmento. Uno di questi segmenti contiene solo due dispositivi: un dispositivo di rete della workstation e una porta dello switch. Pertanto, solo due dispositivi possono "competere" per una larghezza di banda di 10 Mbps e non otto (quando si utilizza un normale hub a 8 porte, che non prevede tale divisione della larghezza di banda in segmenti).

In conclusione, va detto che esiste una distinzione tra la topologia dei collegamenti fisici (la struttura fisica della rete) e la topologia dei collegamenti logici (la struttura logica della rete)

Configurazione collegamenti fisiciè determinato dalle connessioni elettriche dei computer e può essere rappresentato come un grafico i cui nodi sono computer e apparecchiature di comunicazione, e i bordi corrispondono a segmenti di cavo che collegano coppie di nodi.

Connessioni logiche rappresentano i percorsi dei flussi informativi attraverso la rete, si formano configurando opportunamente gli apparati di comunicazione.

In alcuni casi, le topologie fisiche e logiche corrispondono, altre volte no.

La rete mostrata nella figura è un esempio di mancata corrispondenza tra topologia fisica e logica. Fisicamente, i computer sono collegati da una topologia di bus comune. L'accesso al bus non avviene secondo l'algoritmo di accesso casuale, ma passando un token (token) in ordine di anello: dal computer A al computer B, dal computer B al computer C, ecc. Qui l'ordine di trasferimento del token non viene più ripetuto collegamenti fisici, ma è determinato dalla configurazione logica delle schede di rete. Niente ti impedisce di configurare gli adattatori di rete ei relativi driver in modo che i computer formino un anello in un ordine diverso, ad esempio B, A, C ... La struttura fisica non cambia.

Rete senza fili.

La frase "wireless" può essere fuorviante, perché significa la completa assenza di fili nella rete. In realtà, i componenti wireless di solito interagiscono con una rete che utilizza il cavo come mezzo di trasmissione. Una tale rete con componenti misti è chiamata rete ibrida.

A seconda della tecnologia, le reti wireless possono essere suddivise in tre tipi:

reti informatiche locali;

reti locali estese;

reti mobili (laptop).

Metodi di trasferimento:

radiazione infrarossa;

• trasmissione radio in uno spettro ristretto (trasmissione a singola frequenza);

  trasmissione radio nello spettro diffuso.

Oltre a questi metodi di trasmissione e ricezione di dati, possono essere utilizzate reti mobili, connessione packet radio, reti cellulari e sistemi di trasmissione dati a microonde.

Attualmente, una rete aziendale non è solo una connessione tra computer. È difficile immaginare un ufficio moderno senza database che memorizzino sia i bilanci dell'azienda che le informazioni sul personale. Nelle reti di grandi dimensioni, di norma, per motivi di sicurezza del database e per aumentare la velocità di accesso ad esse, vengono utilizzati server separati per archiviare i database. Inoltre, ora è difficile immaginare un ufficio moderno senza accesso a Internet. Variante di circuito rete senza fili l'ufficio è rappresentato in figura

Quindi concludiamo: la futura rete va pianificata con attenzione. Per fare ciò, rispondi alle seguenti domande:

A cosa ti serve una rete?

Quanti utenti saranno sulla tua rete?

Quanto velocemente si espanderà la rete?

Questa rete richiede l'accesso a Internet?

È necessaria una gestione centralizzata degli utenti della rete?

Successivamente, disegna un diagramma di rete approssimativo su carta. Non dovresti dimenticare il costo della rete.

Come tu ed io abbiamo identificato, la topologia è un fattore critico per migliorare le prestazioni complessive della rete. Le topologie di base possono essere applicate in qualsiasi combinazione. È importante comprendere che i punti di forza e di debolezza di ciascuna topologia influenzano le prestazioni di rete desiderate e dipendono dalle tecnologie esistenti. È necessario trovare un equilibrio tra l'effettiva ubicazione della rete (ad esempio, in più edifici), le possibilità di utilizzo del cavo, le modalità di posa e persino il tipo.