Visas lokālā tīkla topoloģijas. Vietējo tīklu pamata topoloģijas. Vietējo tīklu veidi un to struktūra. Par zvaigžņu topoloģiju

Topoloģija vietējie tīkli.

Tīkla aprīkojuma sastāvs un konfigurācija atkarībā no tīkla topoloģijas.

1. Tīkla topoloģijas jēdziens

Tiek saukta vispārīgā shēma datoru savienošanai ar vietējiem tīkliem tīkla topoloģija

Topoloģija ir tīkla fiziskā konfigurācija apvienojumā ar tā loģiskajām īpašībām. Topoloģija ir standarta termins, ko izmanto, lai aprakstītu tīkla pamata izkārtojumu. Izprotot, kā tiek izmantotas dažādas topoloģijas, varat noteikt to iespējas. Dažādi veidi tīkliem.

Ir divi galvenie topoloģiju veidi:

• fiziskais
• loģiski

Loģiskā topoloģija apraksta noteikumus mijiedarbībai starp tīkla stacijām, pārraidot datus.

Fiziskā topoloģija nosaka datu nesēju pievienošanas metodi.

Termins "tīkla topoloģija" apzīmē datoru, kabeļu un citu tīkla komponentu fizisko izvietojumu. Fizisko savienojumu topoloģija var iegūt dažādas “ģeometriskas” formas, un svarīga ir nevis kabeļa ģeometriskā atrašanās vieta, bet tikai savienojumu esamība starp mezgliem (slēgts/atvērts, centra klātbūtne utt.).

Tīkla topoloģija nosaka tā raksturlielumus.

Konkrētas topoloģijas izvēle ietekmē:

• nepieciešamā tīkla aprīkojuma sastāvs
• tīkla iekārtu īpašības
• tīkla paplašināšanas iespējas
• tīkla pārvaldības metode

Tīkla konfigurācija var būt vai nu decentralizēta (kad kabelis “skrien apkārt” katrai tīkla stacijai) vai centralizēta (kad katra stacija ir fiziski savienota ar kādu centrālo ierīci, kas izplata kadrus un paketes starp stacijām). Centralizētas konfigurācijas piemērs ir zvaigzne ar darbstacijām, kas atrodas tās roku galos. Decentralizēta konfigurācija ir līdzīga alpīnistu ķēdei, kur katram ir sava pozīcija ķēdē, un visi ir savienoti kopā ar vienu virvi. Tīkla topoloģijas loģiskie raksturlielumi nosaka maršrutu, ko pakete veic, pārvietojoties tīklā.

Izvēloties topoloģiju, jāņem vērā, ka tā nodrošina uzticamu un efektīvs darbs tīkli, ērta tīkla datu plūsmu pārvaldība. Vēlams arī, lai tīkls būtu lēts izveides un uzturēšanas izmaksu ziņā, bet tajā pašā laikā paliktu iespējas tā tālākai paplašināšanai un, vēlams, pārejai uz lielāka ātruma sakaru tehnoloģijām. Tas nav viegls uzdevums! Lai to atrisinātu, jums jāzina, kādas tīkla topoloģijas pastāv.

Saskaņā ar savienojumu topoloģiju ir:

• tīkli ar “kopējo kopni (kopnes)” topoloģiju;
• tīkli ar zvaigžņu topoloģiju;
• tīkli ar “gredzena” topoloģiju”;
• tīkli ar koku topoloģiju;
• tīkli ar jauktu topoloģiju

2. Pamattīklu topoloģijas

Ir trīs pamata topoloģijas, uz kurām tiek veidota lielākā daļa tīklu.

• autobuss
• zvaigzne
• gredzens

“Kone” ir topoloģija, kurā datori ir savienoti pa vienu kabeli.

"Zvaigzne" ir topoloģija, kurā datori ir savienoti ar kabeļa segmentiem, kas nāk no viena punkta vai centrmezgla.

Topoloģiju sauc par “gredzenu”, ja kabelis, kuram ir pievienoti datori, ir noslēgts gredzenā.

Lai gan pašas pamata topoloģijas ir vienkāršas, patiesībā bieži vien ir diezgan sarežģītas kombinācijas, kas apvieno vairāku topoloģiju īpašības.

2.1. Kopnes tīkla topoloģija

Šajā topoloģijā visi datori ir savienoti viens ar otru ar vienu kabeli. Katrs dators ir savienots ar kopēju kabeli, kura galos ir uzstādīti terminatori. Signāls iet caur tīklu caur visiem datoriem, atspoguļojot gala terminatorus.

Tīkla topoloģijas diagrammas "kopnes" tips

"Kopnes" topoloģiju ģenerē lineāra savienojumu struktūra starp mezgliem. Šo topoloģiju var ieviest aparatūrā, piemēram, centrālajos datoros uzstādot divus tīkla adapterus. Lai novērstu signāla atstarošanu, kabeļa galos jāuzstāda terminatori, kas absorbē signālu.

Tīklā ar kopnes topoloģiju datori adresē datus konkrētam datoram, pārraidot tos pa kabeli elektrisko signālu veidā – aparatūras MAC adreses. Lai saprastu datora mijiedarbības procesu, izmantojot kopni, jums ir jāsaprot šādus jēdzienus:

• signāla pārraide
• signāla atstarošana
• Terminators

1. Signāla pārraide

Dati elektrisko signālu veidā tiek pārsūtīti uz visiem tīkla datoriem; taču informāciju saņem tikai tas, kura adrese sakrīt ar šajos signālos šifrēto saņēmēja adresi. Turklāt jebkurā laikā pārraidīt var tikai viens dators. Tā kā datus tīklā pārsūta tikai viens dators, to veiktspēja ir atkarīga no kopnei pievienoto datoru skaita. Jo vairāk ir, t.i. Jo vairāk datoru gaida datu pārsūtīšanu, jo lēnāks tīkls. Tomēr, lai iegūtu tiešu saikni starp caurlaidspēja tīklu un tajā esošo datoru skaitu nav iespējams. Tā kā papildus datoru skaitam tīkla veiktspēju ietekmē daudzi faktori, tostarp:

• īpašības aparatūra datori tīklā
• biežums, ar kādu datori pārsūta datus
• darbojas tīkla lietojumprogrammu veids
• tīkla kabeļa veids
• attālums starp datoriem tīklā

Kopne ir pasīva topoloģija. Tas nozīmē, ka datori tikai "klausās" tīklā pārsūtītos datus, bet nepārvieto tos no sūtītāja uz adresātu. Tāpēc, ja kāds no datoriem sabojājas, tas neietekmēs pārējo darbību. Aktīvās topoloģijās datori atjauno signālus un pārraida tos tīklā.

2. Signāla atstarošana

Dati jeb elektriskie signāli pārvietojas visā tīklā — no viena kabeļa gala līdz otram. Ja netiek veiktas nekādas īpašas darbības, signāls, kas sasniedz kabeļa galu, tiks atspoguļots un neļaus pārraidīt citiem datoriem. Tāpēc pēc tam, kad dati sasniedz galamērķi, elektriskie signāli ir jādzēš.

3. Terminators

Lai novērstu elektrisko signālu atspīdumu, abos kabeļa galos ir uzstādīti spraudņi (terminatori), kas absorbē šos signālus. Visiem tīkla kabeļa galiem jābūt savienotiem ar kaut ko, piemēram, datoru vai mucas savienotāju - lai palielinātu kabeļa garumu. Lai novērstu elektrisko signālu atstarošanu, jebkuram brīvam (nekam nav pievienots) kabeļa galam jābūt savienotam ar terminatoru.

Terminatora uzstādīšana

Tīkla integritāte var tikt apdraudēta, ja tīkla kabelis pārtrūkst, kad tas tiek fiziski pārrauts vai viens no tā galiem tiek atvienots. Iespējams arī, ka vienā vai vairākos kabeļa galos nav terminatoru, kas noved pie elektrisko signālu atstarošanas kabelī un tīkla gala. Tīkls "krīt". Paši datori tīklā paliek pilnībā funkcionējoši, taču, kamēr segments ir bojāts, tie nevar sazināties savā starpā.

Šai tīkla topoloģijai ir priekšrocības un trūkumi.

D priekšrocības autobusu topoloģijas:

• īss tīkla iestatīšanas laiks
• zemas izmaksas (nepieciešams mazāk kabeļu un tīkla ierīču)
• iestatīšanas vienkāršība
• Darbstacijas kļūme neietekmē tīkla darbību

Trūkumi autobusu topoloģijas:

• šādus tīklus ir grūti paplašināt (palieliniet datoru skaitu tīklā un segmentu skaitu - atsevišķas kabeļa sadaļas, kas tos savieno).
• Tā kā kopne ir koplietota, vienlaikus pārraidīt var tikai viens no datoriem.
• "Kopne" ir pasīva topoloģija - datori tikai "klausās" kabeli un nevar atjaunot signālus, kas tiek novājināti pārraides laikā tīklā.
• Tīkla ar kopnes topoloģiju uzticamība ir zema. Kad elektriskais signāls sasniedz kabeļa galu, tas (ja vien netiek veikti īpaši pasākumi) tiek atspoguļots, traucējot visa tīkla segmenta darbību.

Kopnes topoloģijai raksturīgās problēmas ir novedušas pie tā, ka šie tīkli tagad praktiski netiek izmantoti.

Kopnes tīkla topoloģija ir pazīstama kā 10 Mbps Ethernet loģiskā topoloģija.

2.2. Pamata zvaigžņu tīkla topoloģija

Zvaigžņu topoloģijā visi datori ir savienoti ar centrālo komponentu, ko sauc par centrmezglu. Katrs dators ir savienots ar tīklu, izmantojot atsevišķu savienojuma kabeli. Signāli no pārraidītā datora caur centrmezglu nonāk līdz visiem pārējiem.

“Zvaigznē” vienmēr ir centrs, caur kuru iet jebkurš tīkla signāls. Centrālās saites funkcijas veic speciālie tīkla ierīces, un signāla pārraide tajos var notikt dažādos veidos: dažos gadījumos ierīce sūta datus uz visiem mezgliem, izņemot sūtīšanas mezglu, citos ierīce analizē, kuram mezglam ir paredzēti dati, un nosūta tos tikai tam.

Šī topoloģija radās rītausmā datortehnoloģijas, kad datori bija savienoti ar centrālo, galveno datoru.

Zvaigžņu tīkla topoloģijas diagramma

Priekšrocības"zvaigžņu" tipoloģijas:

• vienas darbstacijas atteice neietekmē visa tīkla darbību kopumā
• laba tīkla mērogojamība
• vienkārša problēmu novēršana un tīkla pārtraukumi
• augsta tīkla veiktspēja (atkarībā no pareizas konstrukcijas)
• elastīgas administrēšanas iespējas

Trūkumi"zvaigžņu" tipoloģijas:

• centrālā centrmezgla kļūme izraisīs visa tīkla (vai tīkla segmenta) nedarbojamību
• tīkla izveidei bieži ir nepieciešams vairāk kabeļu nekā lielākajai daļai citu topoloģiju
• ierobežoto darbstaciju skaitu tīklā (vai tīkla segmentā) ierobežo portu skaits centrālajā centrmezglā.

Viena no visizplatītākajām topoloģijām, jo ​​to ir viegli uzturēt. Galvenokārt izmanto tīklos, kur nesējs ir vītā pāra kabelis. UTP kategorija 3 vai 5. (Vītā pāra kabeļu kategorijas, kuras ir numurētas no 1 līdz 7 un nosaka efektīvo frekvenču diapazonu. Augstākas kategorijas kabelis parasti satur vairāk vadu pāru un katram pārim ir vairāk apgriezienu uz garuma vienību).

Zvaigžņu topoloģija ir atspoguļota Ātrās tehnoloģijas Ethernet6.

2.3. Pamata gredzenu tīkla topoloģija

Gredzena topoloģijā datori ir savienoti ar kabeli, kas veido gredzenu. Tāpēc kabelim vienkārši nevar būt brīvs gals, kuram jāpievieno terminators. Signāli tiek pārraidīti pa gredzenu vienā virzienā un iziet cauri katram datoram. Atšķirībā no pasīvās kopnes topoloģijas, šeit katrs dators darbojas kā atkārtotājs (repeater), pastiprinot signālus un nododot tos nākamajam datoram. Tāpēc, ja viens dators neizdodas, viss tīkls pārstāj darboties.

Gredzenu tīkla diagramma

Slēgtā gredzena topoloģijas darbība balstās uz marķiera nodošanu.

Token ir datu pakete, kas ļauj datoram pārsūtīt datus uz tīklu.

Tokens tiek pārraidīts secīgi, no viena datora uz otru, līdz tas, kurš “vēlas” pārsūtīt datus, to saņem. Dators, kas vēlas sākt pārraidi, "tver" marķieri, modificē to, ievieto datos saņēmēja adresi un nosūta to ap gredzenu adresātam.

Dati iet cauri katram datoram, līdz tie sasniedz to, kura adrese sakrīt ar datos norādīto saņēmēja adresi. Pēc tam saņemošais dators nosūta ziņojumu pārraidītājam, apstiprinot, ka dati ir saņemti. Pēc apstiprinājuma saņemšanas sūtītājs dators izveido jaunu marķieri un atgriež to tīklā.

No pirmā acu uzmetiena šķiet, ka marķiera pārvietošana aizņem daudz laika, bet patiesībā marķieris pārvietojas gandrīz ar gaismas ātrumu. Gredzenā, kura diametrs ir 200 metri, marķieris var cirkulēt ar frekvenci 10 000 apgriezienu sekundē.

Priekšrocības gredzena topoloģija:

• uzstādīšanas vienkāršība
• gandrīz pilnīgs papildu aprīkojuma trūkums
• stabilas darbības iespēja bez būtiska datu pārraides ātruma samazināšanās lielas tīkla slodzes apstākļos, jo marķiera izmantošana novērš sadursmju iespējamību.

Trūkumi gredzena topoloģija:

• vienas darbstacijas kļūme un citas problēmas (kabeļa pārtraukums) ietekmē visa tīkla veiktspēju
• konfigurācijas un iestatīšanas sarežģītība
• grūtības traucējummeklēšanā

To visplašāk izmanto optisko šķiedru tīklos. Izmanto FDDI8, Token ring9 standartos.

3. Citas iespējamās tīkla topoloģijas

Reālie datortīkli nepārtraukti paplašinās un modernizējas. Tāpēc šāds tīkls gandrīz vienmēr ir hibrīds, t.i. tā topoloģija ir vairāku pamata topoloģiju kombinācija. Ir viegli iedomāties hibrīda topoloģijas, kas ir zvaigznes un kopnes vai gredzena un zvaigznes kombinācija.

3.1. Koka tīkla topoloģija

Koka topoloģiju var uzskatīt par vairāku "zvaigžņu" savienību. Tieši šī topoloģija mūsdienās ir vispopulārākā, veidojot vietējos tīklus.

Koku tīkla topoloģijas diagramma

Koka topoloģijā ir koka sakne, no kuras aug zari un lapas.

Koks var būt aktīvs vai patiess un pasīvs. Izmantojot aktīvo koku, centrālie datori atrodas vairāku sakaru līniju apvienošanas centros, bet pasīvā koka gadījumā ir koncentratori (centrmezgli).

6. attēls — aktīvā koka tīkla topoloģijas diagramma

7. attēls – pasīvā koka tīkla topoloģijas diagramma

3.2. Kombinētās tīkla topoloģijas

Diezgan bieži tiek izmantotas kombinētās topoloģijas, starp tām visizplatītākās ir zvaigžņu kopne un zvaigžņu gredzens.

Zvaigznes-kopnes topoloģija izmanto kopnes un pasīvās zvaigznes kombināciju.

Kombinētās zvaigžņu kopnes tīkla topoloģijas shēma

Ar centrmezglu ir savienoti gan atsevišķi datori, gan veseli autobusu segmenti. Faktiski tiek ieviesta fiziskā kopnes topoloģija, kas ietver visus tīklā esošos datorus. Šajā topoloģijā var izmantot vairākus centrmezglus, kas ir savstarpēji savienoti un veido tā saukto mugurkaulu, atbalsta kopni. Katram no centrmezgliem ir pievienoti atsevišķi datori vai kopnes segmenti. Rezultāts ir zvaigžņu riepas koks. Tādējādi lietotājs var elastīgi apvienot kopnes un zvaigžņu topoloģiju priekšrocības, kā arī viegli mainīt tīklam pieslēgto datoru skaitu. No informācijas izplatīšanas viedokļa šī topoloģija ir līdzvērtīga klasiskajai kopnei.

Zvaigznes gredzena topoloģijas gadījumā gredzenā tiek apvienoti nevis paši datori, bet gan speciāli centrmezgli, kuriem savukārt datori tiek pieslēgti, izmantojot zvaigznes formas dubultās sakaru līnijas.

Kombinētās zvaigžņu un gredzenu tīkla topoloģijas shēma

Patiesībā visi datori tīklā ir iekļauti slēgtā gredzenā, jo centrmezglos sakaru līnijas veido slēgtu cilpu (kā parādīts 9. attēlā). Šī topoloģija ļauj apvienot zvaigžņu un gredzenu topoloģiju priekšrocības. Piemēram, centrmezgli ļauj vienuviet apkopot visus tīkla kabeļa pieslēguma punktus. Ja mēs runājam par informācijas izplatīšanu, šī topoloģija ir līdzvērtīga klasiskajam gredzenam.

3.3 "Režģa" tīkla topoloģija

Visbeidzot jāmin siets jeb sieta topoloģija, kurā visi vai daudzi datori un citas ierīces ir tieši savienotas savā starpā (10. attēls).

10. attēls. Tīkla tīkla topoloģijas diagramma

Šī topoloģija ir ārkārtīgi uzticama - ja kāds kanāls ir bojāts, datu pārsūtīšana neapstājas, jo ir iespējami vairāki informācijas piegādes ceļi. Tīkla topoloģijas (visbiežāk ne pilnīgas, bet daļējas) tiek izmantotas, ja nepieciešams nodrošināt maksimālu tīkla kļūdu toleranci, piemēram, savienojot vairākas liela uzņēmuma tīkla sadaļas vai pieslēdzoties internetam, lai gan, protams, jums ir maksāt par to: ievērojami palielinās kabeļa patēriņš, sarežģītāks kļūst tīkla aprīkojums un tā konfigurācija.

Pašlaik lielākajā daļā mūsdienu tīklu tiek izmantota zvaigžņu topoloģija vai hibrīda topoloģija, kas ir vairāku zvaigžņu apvienojums (piemēram, koka topoloģija) un CSMA/CD (carrier sense multiple access) pārraides metode. sadursmes noteikšana. .

Fragments datortīkls

Datortīkla fragments ietver galvenos sakaru iekārtu veidus, ko mūsdienās izmanto, lai veidotu lokālos tīklus un savienotu tos ar globāliem savienojumiem. Lai izveidotu lokālus savienojumus starp datoriem, tie tiek izmantoti Dažādi kabeļu sistēmas, tīkla adapteri, atkārtotāju centrmezgli, tilti, slēdži un maršrutētāji. Lai savienotu lokālos tīklus ar globāliem savienojumiem, tiek izmantotas īpašas tiltu un maršrutētāju izejas (WAN porti), kā arī datu pārraides iekārtas pa garām līnijām - modemi (strādājot pa analogajām līnijām) vai ierīces, kas savieno ar digitālie kanāli(TA – termināla adapteri ISDN tīkli, apkalpošanas ierīces digitālajiem specializētajiem kanāliem, piemēram, CSU/DSU utt.).

Zem topoloģijas Datortīkla (izkārtojums, konfigurācija, struktūra) parasti attiecas uz datoru fizisko izvietojumu tīklā attiecībā pret vienu un veidu, kā tie ir savienoti ar sakaru līnijām. Ir svarīgi atzīmēt, ka topoloģijas jēdziens galvenokārt attiecas uz vietējiem tīkliem, kuros savienojumu struktūru var viegli izsekot. Globālajos tīklos savienojumu struktūra parasti ir slēpta no lietotājiem un nav īpaši svarīga, jo katra komunikācijas sesija var tikt veikta pa savu ceļu.
Topoloģija nosaka prasības iekārtām, izmantotā kabeļa veidu, iespējamās un ērtākās apmaiņas vadības metodes, darbības uzticamību un tīkla paplašināšanas iespējas.

Ir trīs galvenās tīkla topoloģijas:

1. Tīkla topoloģijas kopne(kopne), kurā visi datori ir savienoti paralēli vienai sakaru līnijai un informācija no katra datora vienlaikus tiek pārraidīta uz visiem pārējiem datoriem (1. att.);

2. Zvaigžņu tīkla topoloģija(zvaigzne), kurā pie viena centrālā datora pieslēgti citi perifērijas datori, katrs izmantojot savu atsevišķu sakaru līniju (2. att.);

3. Tīkla topoloģijas gredzens(gredzens), kurā katrs dators vienmēr pārraida informāciju tikai vienam datoram, kas atrodas ķēdē, un saņem informāciju tikai no iepriekšējā ķēdē esošā datora, un šī ķēde ir noslēgta “gredzenā” (3. att.).

Rīsi. 1. Tīkla topoloģija “kopne”

Rīsi. 2. Zvaigžņu tīkla topoloģija

Rīsi. 3. Tīkla topoloģijas “gredzens”

Praksē bieži tiek izmantotas pamata topoloģijas kombinācijas, taču lielākā daļa tīklu ir vērsti uz šiem trim. Tagad īsumā apskatīsim uzskaitītās tīkla topoloģijas iezīmes.

Kopnes topoloģija(vai, kā to sauc arī par “kopējo kopni”), pēc savas struktūras ļauj identificēt datoru tīkla aprīkojumu, kā arī nodrošināt visu abonentu vienlīdzību. Ar šādu savienojumu datori var pārraidīt tikai pēc kārtas, jo ir tikai viena sakaru līnija. Pretējā gadījumā pārraidītā informācija tiks izkropļota pārklāšanās rezultātā (konflikts, sadursme). Tādējādi kopne realizē pusdupleksās apmaiņas režīmu (abos virzienos, bet savukārt, nevis vienlaikus).
“Kopnes” topoloģijā nav centrālā abonenta, caur kuru tiek pārsūtīta visa informācija, kas palielina tā uzticamību (galu galā, ja kāds centrs neizdodas, visa šī centra kontrolētā sistēma pārstāj darboties). Jaunu abonentu pievienošana autobusam ir diezgan vienkārša un parasti ir iespējama pat tīkla darbības laikā. Vairumā gadījumu kopnei ir nepieciešams minimāls savienojuma kabeļa daudzums, salīdzinot ar citām topoloģijām. Taču jāņem vērā, ka katram datoram (izņemot divus ārējos) ir divi kabeļi, kas ne vienmēr ir ērti.
Tā kā šajā gadījumā iespējamo konfliktu risināšana attiecas uz katra atsevišķa abonenta tīkla aprīkojumu, tīkla adaptera aprīkojums ar “kopnes” topoloģiju ir sarežģītāks nekā ar citām topoloģijām. Tomēr, tā kā plaši tiek izmantoti tīkli ar “kopnes” topoloģiju (Ethernet, Arcnet), tīkla aprīkojuma izmaksas nav pārāk augstas.
Autobuss nebaidās no atsevišķu datoru kļūmēm, jo ​​visi pārējie datori tīklā var turpināt normāli apmainīties. Var šķist, ka autobuss nav bojāts un kabelis ir pārrauts, jo šajā gadījumā mums ir divi pilnībā funkcionējoši autobusi. Tomēr, ņemot vērā elektrisko signālu izplatīšanās īpatnības pa garām sakaru līnijām, ir jāparedz speciālu ierīču - terminatoru iekļaušana kopnes galos, kas parādīti att. 1 taisnstūru formā. Bez terminatoru iekļaušanas signāls tiek atspoguļots no līnijas gala un tiek izkropļots tā, ka saziņa tīklā kļūst neiespējama. Tātad, ja kabelis ir pārrauts vai bojāts, tiek traucēta sakaru līnijas koordinācija, un sakari apstājas pat starp tiem datoriem, kas joprojām ir savienoti viens ar otru. Īssavienojums jebkurā kopnes kabeļa punktā atspējo visu tīklu. Jebkura tīkla aprīkojuma kļūme kopnē ir ļoti grūti lokalizējama, jo visi adapteri ir savienoti paralēli, un nav tik viegli saprast, kurš no tiem ir sabojājies.
Izejot caur tīkla sakaru līniju ar “kopnes” topoloģiju, informācijas signāli tiek vājināti un nekādā veidā netiek atjaunoti, kas nosaka stingrus ierobežojumus sakaru līniju kopējam garumam, turklāt katrs abonents var saņemt dažāda līmeņa signālus. no tīkla atkarībā no attāluma līdz raidošajam abonentam. Tas izvirza papildu prasības tīkla aprīkojuma uztveršanas mezgliem. Lai palielinātu tīkla garumu ar “kopnes” topoloģiju, bieži tiek izmantoti vairāki segmenti (no kuriem katrs ir kopne), kas savienoti viens ar otru, izmantojot īpašus signālu atjauninātājus - atkārtotājus.
Tomēr šāds tīkla garuma palielinājums nevar ilgt bezgalīgi, jo pastāv arī ierobežojumi, kas saistīti ar signāla izplatības galīgo ātrumu pa sakaru līnijām.

Zvaigžņu topoloģija- šī ir topoloģija ar skaidri norādītu centru, kuram ir pievienoti visi pārējie abonenti. Visa informācijas apmaiņa notiek tikai caur centrālo datoru, kas tādā veidā rada ļoti lielu slodzi, tāpēc neko citu kā tikai tīklu nevar darīt. Ir skaidrs, ka centrālā abonenta tīkla aprīkojumam ir jābūt ievērojami sarežģītākam nekā perifēro abonentu aprīkojumam. Šajā gadījumā nav jārunā par vienlīdzīgām abonentu tiesībām. Parasti visspēcīgākais ir centrālais dators, un tam tiek piešķirtas visas apmaiņas pārvaldības funkcijas. Principā nekādi konflikti tīklā ar zvaigžņu topoloģiju nav iespējami, jo vadība ir pilnībā centralizēta, konfliktiem nav pamata.
Ja runājam par zvaigznes izturību pret datora kļūmēm, tad perifērijas datora kļūme nekādi neietekmē tās tīkla daļas darbību, kas palikusi, taču jebkura centrālā datora kļūme padara tīklu pilnībā nederīgu. Tāpēc ir jāveic īpaši pasākumi, lai uzlabotu centrālā datora un tā tīkla aprīkojuma uzticamību. Jebkura kabeļa pārgriezums vai īssavienojums tajā zvaigžņu topoloģijā pārtrauc saziņu tikai ar vienu datoru, un visi pārējie datori var turpināt strādāt normāli.
Atkāpjoties no autobusa, zvaigznē katrā sakaru līnijā ir tikai divi abonenti: centrālā un viens no perifērijas. Visbiežāk to savienošanai tiek izmantotas divas sakaru līnijas, no kurām katra pārraida informāciju tikai vienā virzienā. Tādējādi katrā sakaru saitē ir tikai viens uztvērējs un viens raidītājs. Tas viss ievērojami vienkāršo tīkla uzstādīšanu salīdzinājumā ar kopni un novērš nepieciešamību izmantot papildu ārējos terminatorus. Arī signāla vājināšanās problēma sakaru līnijā ir vieglāk atrisināma “zvaigznē” nekā “kopnē”, jo katrs uztvērējs vienmēr saņem vienāda līmeņa signālu. Nopietns zvaigžņu topoloģijas trūkums ir stingrs abonentu skaita ierobežojums. Parasti centrālais abonents var apkalpot ne vairāk kā 8-16 perifērijas abonentus. Ja šajās robežās ir diezgan viegli pieslēgt jaunus abonentus, tad, ja tie tiek pārsniegti, tas ir vienkārši neiespējami. Tiesa, dažreiz zvaigzne paredz paplašināšanas iespēju, tas ir, viena no perifēro abonentu vietā pieslēgt citu centrālo abonentu (rezultāts ir vairāku savstarpēji savienotu zvaigžņu topoloģija).
Zvaigzne, kas parādīta attēlā. 2, tiek saukta par aktīvu vai īstu zvaigzni. Ir arī topoloģija, ko sauc par pasīvo zvaigzni, kas tikai virspusēji ir līdzīga zvaigznei (4. att.). Šobrīd tā ir daudz izplatītāka nekā aktīvā zvaigzne. Pietiek pateikt, ka to izmanto mūsdienās populārākajā Ethernet tīklā.

Rīsi. 4. Pasīvās zvaigžņu topoloģija

Tīkla ar šo topoloģiju centrā nav dators, bet gan koncentrators jeb centrmezgls, kas veic to pašu funkciju kā atkārtotājs. Tas atjauno saņemtos signālus un pārsūta tos uz citām sakaru līnijām. Lai gan kabeļu shēma ir līdzīga patiesai vai aktīvai zvaigznei, patiesībā mums ir darīšana ar kopnes topoloģiju, jo informācija no katra datora tiek vienlaikus pārsūtīta uz visiem citiem datoriem un nav centrālā abonenta. Dabiski, ka pasīvā zvaigzne ir dārgāka nekā parastais autobuss, jo šajā gadījumā jums ir nepieciešams arī mezgls. Tomēr tas nodrošina vairākas papildu funkcijas, kas saistītas ar zvaigžņu priekšrocībām. Tāpēc pēdējā laikā pasīvā zvaigzne arvien vairāk aizstāj īsto zvaigzni, kas tiek uzskatīta par neperspektīvu topoloģiju.
Ir iespējams arī atšķirt starpposma topoloģijas veidu starp aktīvo un pasīvo zvaigzni. Šajā gadījumā centrmezgls ne tikai pārraida signālus, bet arī pārvalda apmaiņu, bet pašā apmaiņā nepiedalās.
Liels zvaigznes priekšrocība(gan aktīvais, gan pasīvais) ir tas, ka visi savienojuma punkti tiek apkopoti vienuviet. Tas ļauj ērti uzraudzīt tīkla darbību, lokalizēt tīkla darbības traucējumus, vienkārši atvienojot noteiktus abonentus no centra (kas nav iespējams, piemēram, autobusa gadījumā), kā arī ierobežot nepiederošu personu piekļuvi vitāli svarīgiem pieslēguma punktiem. tīklam. Zvaigznes gadījumā katram perifērijas abonentam var piekļūt vai nu ar vienu kabeli (kas pārraida abos virzienos), vai arī ar diviem kabeļiem (katrs no tiem pārraida vienā virzienā), biežāk sastopama otrā situācija. Kopīgs trūkums visai zvaigžņu topoloģijai ir tas, ka kabeļa patēriņš ir ievērojami lielāks nekā citām topoloģijām. Piemēram, ja datori atrodas vienā rindā (kā 1. att.), tad, izvēloties “zvaigznes” topoloģiju, būs nepieciešams vairākas reizes vairāk kabeļa nekā ar “kopnes” topoloģiju. Tas var būtiski ietekmēt visa tīkla izmaksas kopumā.

Gredzena topoloģija ir topoloģija, kurā katrs dators ir savienots ar sakaru līnijām tikai ar diviem citiem: no viena tas tikai saņem informāciju, bet uz otru tikai pārraida. Katrā sakaru līnijā, tāpat kā zvaigznes gadījumā, ir tikai viens raidītājs un viens uztvērējs. Tas ļauj izvairīties no ārējo terminatoru lietošanas. Svarīga gredzena īpašība ir tā, ka katrs dators pārraida (atjauno) signālu, tas ir, darbojas kā atkārtotājs, tāpēc signāla vājināšanās visā gredzenā nav svarīga, svarīga ir tikai vājināšanās starp gredzena blakus datoriem. Šajā gadījumā nav skaidri definēta centra, visi datori var būt vienādi. Taču diezgan bieži šprotē tiek iedalīts īpašs abonents, kurš pārvalda biržu vai kontrolē biržu. Ir skaidrs, ka šāda kontroles abonenta klātbūtne samazina tīkla uzticamību, jo tā kļūme nekavējoties paralizēs visu apmaiņu.
Stingri sakot, datori šprotē nav pilnīgi līdzvērtīgi (atšķirībā no, piemēram, kopnes topoloģijas). Daži no viņiem informāciju no datora, kas šajā brīdī pārraida, noteikti saņem agrāk, bet citi - vēlāk. Tieši uz šīs topoloģijas iezīmes ir balstītas tīkla apmaiņas kontroles metodes, kas īpaši izstrādātas “gredzenam”. Šajās metodēs tiesības uz nākamo pārraidi (vai, kā mēdz teikt, pārņemt tīklu) secīgi pāriet nākamajam datoram aplī.
Jaunu abonentu pievienošana “gredzenam” parasti ir pilnīgi nesāpīga, lai gan savienojuma laikā ir obligāti jāizslēdz viss tīkls. Tāpat kā “autobusu” topoloģijas gadījumā, maksimālais abonentu skaits šprotē var būt diezgan liels (līdz tūkstotim vai vairāk). Zvana topoloģija parasti ir visizturīgākā pret pārslodzēm, tā nodrošina uzticamu darbību ar lielākajām tīklā pārraidītās informācijas plūsmām, jo ​​parasti nav konfliktu (atšķirībā no kopnes), un nav centrālā abonenta (atšķirībā no zvaigzne).
Tā kā brētliņā esošais signāls iziet cauri visiem tīkla datoriem, vismaz viena no tiem (vai tā tīkla instalācijas) kļūme izjauc visa tīkla darbību kopumā. Tāpat jebkurš pārrāvums vai īssavienojums katrā gredzena kabelī padara neiespējamu visa tīkla darbību. Gredzens ir visneaizsargātākais pret kabeļa bojājumiem, tāpēc šī topoloģija parasti ietver divu (vai vairāku) paralēlu sakaru līniju ieklāšanu, no kurām viena ir rezervē.
Tajā pašā laikā gredzena lielā priekšrocība ir tā, ka katra abonenta signālu retranslācija ļauj ievērojami palielināt visa tīkla izmērus kopumā (reizēm līdz pat vairākiem desmitiem kilometru). Gredzens ir salīdzinoši pārāks par jebkuru citu topoloģiju.

Trūkums gredzeni (salīdzinājumā ar zvaigznīti) var uzskatīt, ka katram tīkla datoram ir jāpievieno divi kabeļi.

Dažreiz gredzena topoloģijas pamatā ir divas gredzena sakaru līnijas, kas pārraida informāciju pretējos virzienos. Šāda risinājuma mērķis ir palielināt (ideālā gadījumā dubultot) informācijas pārraides ātrumu. Turklāt, ja viens no kabeļiem ir bojāts, tīkls var darboties ar citu kabeli (lai gan maksimālais ātrums samazināsies).
Papildus trim galvenajām apskatītajām pamata topoloģijām bieži tiek izmantota arī tīkla topoloģija. koks" (koks), ko var uzskatīt par vairāku zvaigžņu kombināciju. Tāpat kā zvaigznes gadījumā, koks var būt aktīvs vai reāls (5. att.) un pasīvs (6. att.). Izmantojot aktīvo koku, centrālie datori atrodas vairāku sakaru līniju apvienošanas centros, bet pasīvā koka gadījumā ir koncentratori (centrmezgli).

Rīsi. 5. “Aktīvā koka” topoloģija

Rīsi. 6. “Pasīvā koka” topoloģija. K - koncentratori

Diezgan bieži tiek izmantotas arī kombinētās topoloģijas, piemēram, star-bus, star-ring.

Topoloģijas jēdziena neskaidrība.

Tīkla topoloģija nosaka ne tikai datoru fizisko atrašanās vietu, bet, kas ir daudz svarīgāk, to savienojumu raksturu, signāla izplatīšanās pazīmes visā tīklā. Tas ir savienojumu raksturs, kas nosaka tīkla defektu tolerances pakāpi, nepieciešamo tīkla aprīkojuma sarežģītību, piemērotāko apmaiņas vadības metodi, iespējamos pārraides mediju veidus (sakaru kanālus), pieļaujamo tīkla izmēru. tīkls (sakaru līniju garums un abonentu skaits), elektriskās koordinācijas nepieciešamība un daudz kas cits.
Kad cilvēki literatūrā domā par tīkla topoloģiju, viņiem var būt prātā četri pilnīgi atšķirīgi jēdzieni, kas attiecas uz dažādiem līmeņiem tīkla arhitektūra:

1. Fiziskā topoloģija (tas ir, datoru izkārtojums un kabeļu maršrutēšana). Piemēram, šajā saturā pasīvā zvaigzne neatšķiras no aktīvās zvaigznes, tāpēc to bieži sauc vienkārši par "zvaigzni".

2. Loģiskā topoloģija (tas ir, savienojumu struktūra, signāla izplatīšanās raksturs pa tīklu). Šī, iespējams, ir vispareizākā topoloģijas definīcija.

3. Apmaiņas vadības topoloģija (tas ir, tīkla iepriecināšanas tiesību nodošanas princips un secība starp atsevišķiem datoriem).

4. Informācijas topoloģija (tas ir, tīklā pārraidītās informācijas plūsmas virziens).

Piemēram, tīkls ar fizisku un loģisku “kopnes” topoloģiju kā pārvaldības metodi var izmantot tīkla pārņemšanas tiesību releja pārraidi (tas ir, būt gredzenam šajā saturā) un vienlaikus pārraidīt visu informāciju, izmantojot vienu īpašu. dators (esiet kā zvaigzne šajā saturā).

Tikai daži cilvēki ir pazīstami ar terminu tīkla topoloģijas, taču vidusmēra datora lietotājam joprojām ir lokālā tīkla jēdziens. Tātad tīkla topoloģijas ir rīki, kas nosaka izveidoto darbu datortīkli, kas ļauj vienlaikus darbināt informāciju, izmantojot vairākas iekārtas.

Sīkāk apskatīsim tīkla topoloģiju jēdzienu šajā rakstā, kā arī uzzināsim, kāpēc tās ir vajadzīgas, kur un kā tās pareizi lietot, kādi šo rīku veidi pastāv, ar kādām pozitīvajām un negatīvajām īpašībām tie ir apveltīti.

Tīkla topoloģijas — ievads

Vietējie datortīkli nevar darboties bez īpašām tīkla ierīcēm. Bieži vien vienā tīklā ir iesaistīti vairāk nekā divi datori, bieži vien pieci, desmit, divdesmit, ir tīkli, kas apvieno veselas korporācijas. Tie ir savienoti viens ar otru ar kaut kādu sakaru līniju. Tīklam pievienoto mašīnu mijiedarbība var būt atšķirīga. Ir iespējams apvienot vairākas ierīces vienā, izveidojot vairāku veidu tīklus:

• gredzenveida;
• zvaigžņots;
• riepa;
• hierarhisks;
• patvaļīgi.

IT speciālistu vidū šādu tīklu izveidi sauc par topoloģijām. Šis ir fizisks rīku komplekts, kas ir piemērots vietējo tīklu izveidei. Turklāt ir arī loģiskās topoloģijas.

Fiziskās un loģiskās topoloģijas darbojas neatkarīgi un nepārklājas. Ja fiziskie ir atbildīgi par tīkla ģeometriju, tad loģiskie ir iesaistīti datu plūsmu pārdalē starp dažādiem izveidotā tīkla mezgliem un nosaka visvairāk. efektīva metode datu pārraide.

Gan fiziskajām, gan loģiskajām topoloģijām ir gan priekšrocības, gan trūkumi, tāpēc mūsdienās tās tiek izmantotas vienādi. Tālāk mēs apsvērsim katra tīkla topoloģijas veida galvenās īpašības un uzzināsim, kāda ir to būtība.

Kopnes topoloģijas raksturojums: darbības princips

Ja, pārsūtot elektroniskos datus no viena datora uz otru, tiek izmantots lineārs mono kanāls, tas nozīmē, ka darbā ir iesaistīta tīkla kopnes topoloģija. Tieši mono kanāla galos ir uzstādīti īpaši tā sauktie terminatori. Personālie datori, kas piedalās tīklā, ir savienoti ar kopējo tīklu, izmantojot T-veida savienotāju, kas saskaras ar kopēju monolīnijas kanālu.

Elektroniskie dati nonāk terminatoros, un tie vienlaikus nonāk visos tīkla mezglos, taču tie ir jāpieņem izskatīšanai elektroniskie dokumenti Var tikai tas dators, kuram ziņojums bija paredzēts. Galveno pārraides signālu uztver katra tīklā iesaistītā datormašīna, tāpēc elektroniskā datu pārraides vide ir izplatīta tīkla sastāvdaļa.

Kopnes topoloģija ir ieguvusi plašu popularitāti ar Ethernet arhitektūras uzlabotajām iespējām.

Galvenās kopnes topoloģijas priekšrocības ir šādas:

• konfigurācijas vienkāršība, skaidra izveidotā tīkla konfigurācija;
• tīkls netiek pārtraukts, ja vairāki tajā iekļautie datori neizdodas, kas nozīmē, ka tas ir izturīgs pret visa veida datora problēmām.

Galvenie riepu tipoloģijas trūkumi ir:

• ierobežots ievelkamā tīkla kabeļa garums, kā arī ierobežots tīklā iekļautās datortehnikas skaits;
• viss tīkls ir atkarīgs no mono kanāla stāvokļa; ja tas cieš, cieš viss tīkls; bieži vien ir ļoti grūti atrast atteices punktu kopnes tīklā, it īpaši, ja visas tā sastāvdaļas ir izolētas.

Zvaigžņu topoloģijas raksturojums: darbības princips

Veidojot zvaigžņu tipa tīklu, katrs individuāli Personālais dators savienojas ar tā saukto centrmezglu vai koncentratoru. Sakarā ar to tiek izveidots visu tīklā iekļauto datoru vienību paralēlais savienojums. Šīs sastāvdaļas ir galvenās savienojošās saites, kas nodrošina saziņu starp tīklā iekļautajiem datoriem.

Šajā tīklā tiek izmantots arī kopīgs informācijas lauks, tas ir, informācija tiek nosūtīta uz visiem sakaru mezgliem, bet to var saņemt tikai viena sadaļa, kurai tā sākotnēji tika nosūtīta.

Galvenās zvaigžņu tīkla priekšrocības:

• viegli uzstādīt un pievienot jaunu datortehniku;
• tāpat kā kopņu tīkls, tas ir izturīgs pret tīklam pievienoto datoru bojājumiem;
• ļauj centralizēti pārvaldīt visas pievienotās vienības.

Galvenie zvaigžņu tipoloģijas trūkumi:

• augsts tīkla kabeļa patēriņš uzstādīšanas laikā;
• Viena centrmezgla vai koncentratora darbības traucējumi izraisa visas elektroniskās datu pārraides ķēdes atteici.

Zvaigžņu tīkla pamatā var būt arī centrālais centrmezgls. Tas attiecas uz viedo rīku, kas savieno noteiktas tīklā iekļautas datora vienības. Izvades-ievades darbības princips dod iespēju neizmantot vienotu informācijas lauku visām vienībām, bet gan norādīt informācijas pārnešanu no viena punkta uz otru, trešo, ceturto... Izrādās, katrs dators, papildus centrmezgli, ir savienots arī ar centrālo centrmezglu, ja tīklā notiek bojājums, viss tīkls necieš. Bojājuma gadījumā bojājuma punkts spontāni atvienojas no tīkla, kas ļauj to ātri atrast un novērst visus darbības defektus.

Šāda tīkla ieklāšanai nepieciešams liels tīkla kabeļa daudzums, taču tā darbības efektivitāte ir tā vērta.

Zvaigžņu tipoloģija var būt arī sava veida koks, kas ir vairāku zvaigžņu kombinācija. Atkarībā no savijas tiek izdalīts tīkla aktīvais stāvoklis, pasīvais vai patiesais stāvoklis. Atkarībā no stāvokļa savienojumu izveidošanai starp tīklā iekļautajām datoru vienībām tiek izmantoti vai nu centrmezgli ar koncentratoriem, vai centrālie datori.

Ja tiek izvēlēts centrālais dators, jūs varat izveidot patiesi uzticamu un produktīvu tīklu, bet ne lētu. Ja izmantojat centrmezglus ar koncentratoriem, tas maksās vairākas reizes mazāk, bet veiktspējas rādītājs būs ievērojami zemāks.

Gredzena topoloģijas raksturojums: darbības princips

Gredzena topoloģija nozīmē visu tīkla kanālu tiešu savienošanu vienā nepārtrauktā ķēdē. Tas nenozīmē, ka tas ir tipisks loks. Gredzenveida tīkla būtība ir tāda, ka elektronisko datu pārraidei tiek izmantota vienas datora vienības izeja un cita ieeja. Informācijas kustība notiek vienā plūsmā. Ja izejā ir informācija un tā netiek saņemta ieejā, tad tā atkal tiek atgriezta izejā ar sekojošu mēģinājumu sasniegt ieeju. Tas nozīmē, ka informācija vienmēr pārvietojas pa vienu un to pašu maršrutu no sūtītāja līdz saņēmējam un atpakaļ.

Loģiskam gredzenam ir tendence aizvērties. Zvana tīkla galvenā priekšrocība ir tā, ka to ir ļoti viegli iestatīt. Bet tas nav uzticams pret negaidītiem bojājumiem. Ja ķēdē ir defekts, datu gredzens tiek pārtraukts. Visbiežāk praksē IT speciālisti realizē modificētas gredzenu tipoloģijas projektus.

Kombinēti risinājumi lokālo datortīklu veidošanai

Lai nodrošinātu tīkla uzticamību, praksē bieži tiek izmantotas pamata tīkla topoloģiju kombinācijas. Visbiežāk tiek izmantotas zvaigžņu kopnes vai zvaigžņu gredzena topoloģijas. Kāds ir vairāku rīku apvienošanas rezultāts, veidojot lokālos datortīklus? Atbilde šeit ir nepārprotama - tīkla uzticamības nodrošināšana, izturība pret bojājumiem un obligātās informācijas pārsūtīšanas principa neievērošana visā ķēdē, kas vienkāršo darbu, ja tīklā rodas defekti.

Tajā pašā laikā tiek vienkāršots gan paša tīkla darbības princips, gan tā uzstādīšanas process.

Apkoposim to

Tagad jūs zināt galvenos tīkla topoloģiju veidus. Šajā rakstā piedāvātās iespējas ir tipiskākās un tiek izmantotas mūsdienu lokālo datortīklu instalācijā. Bet tas nenozīmē, ka netiek izmantotas progresīvākas topoloģijas; tās bieži tiek izstrādātas konkrētiem pakalpojumu objektiem, piemēram, zinātniskiem vai militāriem. Bet tipiskām civilajām lietojumprogrammām šeit aplūkotās tīkla topoloģijas ir pilnīgi pietiekamas.

Esošās topoloģijas ir izveidotas gadu desmitiem, tāpēc ir jēga tās plaši izmantot.

Ievads

1. Tīkla topoloģijas jēdziens

2. Pamattīklu topoloģijas

2.3. Pamata gredzenu tīkla topoloģija

3. Citas iespējamās tīkla topoloģijas

3.1. Koka tīkla topoloģija

3.2. Kombinētās tīkla topoloģijas

3.3 "Režģa" tīkla topoloģija

4. Topoloģijas jēdziena polisēmija

Secinājums

Bibliogrāfija

Ievads

Mūsdienās nav iespējams iedomāties cilvēka darbību bez datortīklu izmantošanas.

Datortīkls ir sadalīta informācijas apstrādes sistēma, kas sastāv no vismaz diviem datoriem, kas mijiedarbojas viens ar otru, izmantojot īpašiem līdzekļiem komunikācijas.

Atkarībā no datoru attāluma un mēroga tīklus parasti iedala lokālajos un globālajos.

Vietējie tīkli ir tīkli, kuriem ir slēgta infrastruktūra, pirms tie sasniedz pakalpojumu sniedzējus. Termins "LAN" var raksturot gan nelielu biroju tīklu, gan lielu rūpnīcas līmeņa tīklu, kas aptver vairākus simtus hektāru. Vietējie tīkli parasti tiek izvietoti noteiktā organizācijā, tāpēc tos arī sauc korporatīvie tīkli.

Dažreiz tiek izdalīti starpklases tīkli - pilsētas vai reģionālais tīkls, t.i. tīkls pilsētā, reģionā utt.

Globālais tīkls aptver lielus ģeogrāfiskos reģionus, tostarp gan vietējos tīklus, gan citus telekomunikāciju tīklus un ierīces. Globālajiem tīkliem ir gandrīz tādas pašas iespējas kā vietējiem tīkliem. Bet tie paplašina savu darbības jomu. Globālo tīklu izmantošanas priekšrocības galvenokārt ierobežo darbības ātrums: globālie tīkli strādāt ar mazāku ātrumu nekā vietējiem.

No iepriekš uzskaitītajiem datortīkliem mēs pievērsīsim uzmanību lokālajiem tīkliem, lai labāk izprastu tīklu arhitektūru un datu pārraides metodes. Un šim nolūkam jums jāzina tāda lieta kā tīkla topoloģija.

1. Tīkla topoloģijas jēdziens

Topoloģija ir tīkla fiziskā konfigurācija apvienojumā ar tā loģiskajām īpašībām. Topoloģija ir standarta termins, ko izmanto, lai aprakstītu tīkla pamata izkārtojumu. Izprotot, kā tiek izmantotas dažādas topoloģijas, varat noteikt, kādas ir dažādu veidu tīklu iespējas.

Ir divi galvenie topoloģiju veidi:

fiziskais

loģiski

Loģiskā topoloģija apraksta noteikumus tīkla staciju mijiedarbībai datu pārraides laikā.

Fiziskā topoloģija nosaka, kā datu nesēji ir savienoti.

Termins "tīkla topoloģija" apzīmē datoru, kabeļu un citu tīkla komponentu fizisko izvietojumu. Tīkla topoloģija nosaka tā raksturlielumus.

Konkrētas topoloģijas izvēle ietekmē:

nepieciešamā tīkla aprīkojuma sastāvs

tīkla iekārtu īpašības

tīkla paplašināšanas iespējas

tīkla pārvaldības metode

Tīkla konfigurācija var būt vai nu decentralizēta (kad kabelis “skrien apkārt” katrai tīkla stacijai) vai centralizēta (kad katra stacija ir fiziski savienota ar kādu centrālo ierīci, kas izplata kadrus un paketes starp stacijām). Centralizētas konfigurācijas piemērs ir zvaigzne ar darbstacijām, kas atrodas tās roku galos. Decentralizēta konfigurācija ir līdzīga alpīnistu ķēdei, kur katram ir sava pozīcija ķēdē, un visi ir savienoti kopā ar vienu virvi. Tīkla topoloģijas loģiskie raksturlielumi nosaka maršrutu, ko pakete veic, pārvietojoties tīklā.

Izvēloties topoloģiju, jāņem vērā, ka tā nodrošina drošu un efektīvu tīkla darbību un ērtu tīkla datu plūsmu pārvaldību. Vēlams arī, lai tīkls būtu lēts izveides un uzturēšanas izmaksu ziņā, bet tajā pašā laikā paliktu iespējas tā tālākai paplašināšanai un, vēlams, pārejai uz lielāka ātruma sakaru tehnoloģijām. Tas nav viegls uzdevums! Lai to atrisinātu, jums jāzina, kādas tīkla topoloģijas pastāv.

2. Pamattīklu topoloģijas

Ir trīs pamata topoloģijas, uz kurām tiek veidota lielākā daļa tīklu.

zvaigzne

gredzens

Ja datori ir savienoti pa vienu kabeli, topoloģiju sauc par "kopni". Ja datori ir savienoti ar kabeļa segmentiem, kas nāk no viena punkta vai centrmezgla, topoloģiju sauc par zvaigžņu topoloģiju. Ja kabelis, kuram ir pievienoti datori, ir noslēgts gredzenā, šo topoloģiju sauc par gredzenu.

Lai gan pašas pamata topoloģijas ir vienkāršas, patiesībā bieži vien ir diezgan sarežģītas kombinācijas, kas apvieno vairāku topoloģiju īpašības.

2.1. Kopnes tīkla topoloģija

Šajā topoloģijā visi datori ir savienoti viens ar otru ar vienu kabeli (1. attēls).

1. attēls - "kopnes" tipa tīkla topoloģijas diagramma

Tīklā ar "kopnes" topoloģiju datori adresē datus konkrētam datoram, pārraidot tos pa kabeli elektrisko signālu veidā - aparatūras MAC adreses. Lai saprastu datora mijiedarbības procesu, izmantojot kopni, jums ir jāsaprot šādi jēdzieni:

signāla pārraide

signāla atstarošana

Terminators

1. Signāla pārraide

Dati elektrisko signālu veidā tiek pārsūtīti uz visiem tīkla datoriem; taču informāciju saņem tikai tas, kura adrese sakrīt ar šajos signālos šifrēto saņēmēja adresi. Turklāt jebkurā laikā pārraidīt var tikai viens dators. Tā kā datus tīklā pārsūta tikai viens dators, to veiktspēja ir atkarīga no kopnei pievienoto datoru skaita. Jo vairāk ir, t.i. Jo vairāk datoru gaida datu pārsūtīšanu, jo lēnāks tīkls. Tomēr nav iespējams iegūt tiešu saistību starp tīkla joslas platumu un tajā esošo datoru skaitu. Tā kā papildus datoru skaitam tīkla veiktspēju ietekmē daudzi faktori, tostarp:

tīklā esošo datoru aparatūras īpašības

biežums, ar kādu datori pārsūta datus

darbojas tīkla lietojumprogrammu veids

tīkla kabeļa veids

attālums starp datoriem tīklā

Kopne ir pasīva topoloģija. Tas nozīmē, ka datori tikai "klausās" tīklā pārsūtītos datus, bet nepārvieto tos no sūtītāja uz adresātu. Tāpēc, ja kāds no datoriem sabojājas, tas neietekmēs pārējo darbību. Aktīvās topoloģijās datori atjauno signālus un pārraida tos tīklā.

2. Signāla atstarošana

Dati jeb elektriskie signāli pārvietojas visā tīklā — no viena kabeļa gala līdz otram. Ja netiek veiktas nekādas īpašas darbības, signāls, kas sasniedz kabeļa galu, tiks atspoguļots un neļaus pārraidīt citiem datoriem. Tāpēc pēc tam, kad dati sasniedz galamērķi, elektriskie signāli ir jādzēš.

3. Terminators

Lai novērstu elektrisko signālu atstarošanu, kabeļa abos galos ir uzstādīti spraudņi (terminatori), kas absorbē šos signālus (2. attēls). Visiem tīkla kabeļa galiem jābūt savienotiem ar kaut ko, piemēram, datoru vai mucas savienotāju - lai palielinātu kabeļa garumu. Lai novērstu elektrisko signālu atstarošanu, jebkuram brīvam – nepievienotam – kabeļa galam ir jāpievieno terminators.

2. attēls. Terminatora uzstādīšana

Tīkla integritāte var tikt apdraudēta, ja tīkla kabelis pārtrūkst, kad tas tiek fiziski pārrauts vai viens no tā galiem tiek atvienots. Iespējams arī, ka vienā vai vairākos kabeļa galos nav terminatoru, kas noved pie elektrisko signālu atstarošanas kabelī un tīkla gala. Tīkls "krīt". Paši datori tīklā paliek pilnībā funkcionējoši, taču, kamēr segments ir bojāts, tie nevar sazināties savā starpā.

Šai tīkla topoloģijai ir priekšrocības un trūkumi. Priekšrocības ietver:

īss tīkla iestatīšanas laiks

zemas izmaksas (nepieciešams mazāk kabeļu un tīkla ierīču)

iestatīšanas vienkāršība

Darbstacijas kļūme neietekmē tīkla darbību

Šīs topoloģijas trūkumi ir šādi.

šādus tīklus ir grūti paplašināt (palieliniet datoru skaitu tīklā un segmentu skaitu - atsevišķas kabeļa sadaļas, kas tos savieno).

Tā kā kopne ir koplietota, vienlaikus pārraidīt var tikai viens no datoriem.

"Kopne" ir pasīva topoloģija - datori tikai "klausās" kabeli un nevar atjaunot signālus, kas tiek novājināti pārraides laikā tīklā.

Tīkla ar kopnes topoloģiju uzticamība ir zema. Kad elektriskais signāls sasniedz kabeļa galu, tas (ja vien netiek veikti īpaši pasākumi) tiek atspoguļots, traucējot visa tīkla segmenta darbību.

Kopnes topoloģijai raksturīgās problēmas ir novedušas pie tā, ka šie tīkli, kas bija tik populāri pirms desmit gadiem, tagad praktiski netiek izmantoti.

Kopnes tīkla topoloģija ir pazīstama kā 10 Mbps Ethernet loģiskā topoloģija.

2.2. Pamata zvaigžņu tīkla topoloģija

Zvaigžņu topoloģijā visi datori caur kabeļa segmentiem ir savienoti ar centrālo komponentu, ko sauc par centrmezglu (3. attēls).

Signāli no pārraidītā datora caur centrmezglu nonāk līdz visiem pārējiem.

Šī topoloģija radās skaitļošanas pirmsākumos, kad datori tika savienoti ar centrālo, galveno datoru.

Termins topoloģija apraksta datoru, kabeļu un citu tīkla komponentu fizisko izvietojumu.

Topoloģija ir standarta termins, ko profesionāļi izmanto, lai aprakstītu tīkla pamata izkārtojumu.

Papildus terminam “topoloģija” fiziskā izkārtojuma aprakstīšanai tiek izmantots arī šāds:

Fiziskā atrašanās vieta;

Izkārtojums;

Diagramma;

Tīkla topoloģija nosaka tā raksturlielumus. Jo īpaši konkrētas topoloģijas izvēle ietekmē:

nepieciešamā tīkla aprīkojuma sastāvs;

tīkla iekārtu raksturojums;

tīkla paplašināšanas iespējas;

tīkla pārvaldības metode.

Lai koplietotu resursus vai veiktu citus tīkla uzdevumus, datoriem jābūt savienotiem vienam ar otru. Šim nolūkam vairumā gadījumu tiek izmantots kabelis (retāk bezvadu tīkli - infrasarkanais aprīkojums). Tomēr nepietiek tikai ar datora pievienošanu kabelim, kas savieno citus datorus. Dažādu veidu kabeļiem, apvienojumā ar dažādām tīkla kartēm, tīkla operētājsistēmām un citiem komponentiem, ir nepieciešami dažādi datoru izkārtojumi.

Katra tīkla topoloģija nosaka vairākus nosacījumus. Piemēram, tas var noteikt ne tikai kabeļa veidu, bet arī tā ievietošanas veidu.

Pamata topoloģijas

• zvaigzne

  gredzens

Ja datori ir savienoti pa vienu kabeli, topoloģiju sauc par kopni. Ja datori ir savienoti ar kabeļa segmentiem, kas nāk no viena punkta vai centrmezgla, topoloģiju sauc par zvaigžņu topoloģiju. Ja kabelis, kuram ir pievienoti datori, ir noslēgts gredzenā, šo topoloģiju sauc par gredzenu.

Riepa.

Kopnes topoloģiju bieži sauc par “lineāro kopni”. Šī topoloģija ir viena no vienkāršākajām un visizplatītākajām topoloģijām. Tas izmanto vienu kabeli, ko sauc par mugurkaulu vai segmentu, pa kuru ir savienoti visi tīkla datori.

Tīklā ar kopnes topoloģiju datori adresē datus konkrētam datoram, pārraidot tos pa kabeli elektrisko signālu veidā.

Dati elektrisko signālu veidā tiek pārsūtīti uz visiem tīkla datoriem; taču informāciju saņem tas, kura adrese sakrīt ar šajos signālos šifrēto saņēmēja adresi. Turklāt jebkurā laikā pārraidīt var tikai viens dators.

Tā kā datus tīklā pārsūta tikai viens dators, to veiktspēja ir atkarīga no kopnei pievienoto datoru skaita. Jo vairāk to ir, jo lēnāk darbojas tīkls. Kopne ir pasīva topoloģija. Tas nozīmē, ka datori tikai "klausās" tīklā pārsūtītos datus, bet nepārvieto tos no sūtītāja uz adresātu. Tāpēc, ja kāds no datoriem sabojājas, tas neietekmēs pārējo darbību. Šajā topoloģijā dati tiek izplatīti visā tīklā – no viena kabeļa gala līdz otram. Ja netiks veiktas nekādas darbības, signāli, kas sasniedz kabeļa galu, tiks atspoguļoti, un tas neļaus pārraidīt citiem datoriem. Tāpēc pēc tam, kad dati sasniedz galamērķi, elektriskie signāli ir jādzēš. Šim nolūkam tīklā ar kopnes topoloģiju katrā kabeļa galā ir uzstādīti terminatori (saukti arī par spraudņiem), lai absorbētu elektriskos signālus.

Priekšrocības: papildu aktīvā aprīkojuma (piemēram, atkārtotāju) neesamība padara šādus tīklus vienkāršus un lētus.

Lineārā lokālā tīkla topoloģijas diagramma

Tomēr lineārās topoloģijas trūkums ir tīkla lieluma, funkcionalitātes un paplašināšanas ierobežojumi.

Gredzens

Gredzena topoloģijā katra darbstacija ir savienota ar diviem tuvākajiem kaimiņiem. Šīs attiecības veido lokālo tīklu cilpas vai gredzena veidā. Dati tiek pārraidīti pa apli vienā virzienā, un katra stacija pilda atkārtotāja lomu, kas saņem un reaģē uz tai adresētām paketēm un pārsūta pārējās paketes uz nākamo darbstaciju “uz leju”. Sākotnējā gredzenu tīklā visi objekti bija savienoti viens ar otru. Šis savienojums bija jāslēdz. Atšķirībā no pasīvās kopnes topoloģijas, šeit katrs dators darbojas kā atkārtotājs, pastiprinot signālus un nododot tos nākamajam datoram. Šīs topoloģijas priekšrocība bija paredzamais tīkla reakcijas laiks. Jo vairāk ierīču bija gredzenā, jo ilgāks laiks bija tīklam, lai atbildētu uz pieprasījumiem. Tās būtiskākais trūkums ir tas, ka, ja vismaz viena ierīce neizdodas, viss tīkls atsakās darboties.

Viens no datu pārraides pa gredzenu principiem tiek saukts nododot žetonu. Tās būtība ir tāda. Tokens tiek pārraidīts secīgi, no viena datora uz otru, līdz tas, kurš vēlas pārsūtīt datus, to saņem. Sūtīšanas dators modificē marķieri, ievieto e-pasta adresi datos un nosūta to ap gredzenu.

Šo topoloģiju var uzlabot, savienojot visas tīkla ierīces, izmantojot centrs(Centrmezgls ierīce, kas savieno citas ierīces). Vizuāli “tweaked” gredzens fiziski vairs nav gredzens, bet šādā tīklā dati joprojām tiek pārraidīti pa apli.

Attēlā nepārtrauktas līnijas norāda fiziskus savienojumus, bet punktētas līnijas norāda datu pārsūtīšanas virzienus. Tādējādi šādam tīklam ir loģiska gredzena topoloģija, savukārt fiziski tas ir zvaigzne.

Zvaigzne

Zvaigznes topoloģijā visi datori caur kabeļa segmentiem ir savienoti ar centrālo komponentu, kam ir centrmezgls. Signāli no pārraidītā datora caur centrmezglu nonāk līdz visiem pārējiem. Star tīklos kabeļu un tīkla konfigurācijas pārvaldība ir centralizēta. Bet ir arī trūkums: tā kā visi datori ir savienoti ar centrālo punktu, kabeļa patēriņš lielos tīklos ievērojami palielinās. Turklāt, ja centrālais komponents neizdodas, tiks traucēta visa tīkla darbība.

Priekšrocība: ja sabojājas viens dators vai sabojājas kabelis, kas savieno vienu datoru, tikai šis dators nevarēs uztvert un pārraidīt signālus. Tas neietekmēs citus tīkla datorus. Kopējo tīkla ātrumu ierobežo tikai centrmezgla joslas platums.

Zvaigžņu topoloģija dominē mūsdienu lokālajos tīklos. Šādi tīkli ir diezgan elastīgi, viegli paplašināmi un salīdzinoši lēti salīdzinājumā ar sarežģītākiem tīkliem, kuros ierīces piekļuves metodes tīklam ir stingri noteiktas. Tādējādi “zvaigznes” ir aizstājušas novecojušas un reti izmantotās lineārās un gredzenveida topoloģijas. Turklāt tie kļuva par pārejas saiti uz pēdējo topoloģijas veidu - izsauktas zvaigznes e.

Slēdzis ir daudzportu aktīva tīkla ierīce. Slēdzis “atceras” tam pievienoto ierīču aparatūras (vai MAC–MediaAccessControl) adreses un izveido pagaidu ceļus no sūtītāja līdz adresātam, pa kuru tiek pārsūtīti dati. Tipiskā lokālajā tīklā ar komutācijas topoloģiju ir vairāki savienojumi ar slēdzi. Katram portam un tai pievienotajai ierīcei ir savs joslas platums (datu pārsūtīšanas ātrums).

Slēdži var ievērojami uzlabot tīkla veiktspēju. Pirmkārt, tie palielina kopējo joslas platumu, kas ir pieejams konkrētajam tīklam. Piemēram, 8 vadu slēdzim var būt 8 atsevišķi savienojumi, kas nodrošina ātrumu līdz 10 Mbit/s katrs. Attiecīgi šādas ierīces caurlaidspēja ir 80 Mbit/s. Pirmkārt, slēdži palielina tīkla veiktspēju, samazinot to ierīču skaitu, kuras var aizpildīt visu viena segmenta joslas platumu. Viens šāds segments satur tikai divas ierīces: darbstacijas tīkla ierīci un slēdža portu. Tādējādi par 10 Mbit/s joslas platumu var “konkurēt” tikai divas ierīces, nevis astoņas (ja izmanto parastu 8 portu centrmezglu, kas neparedz šādu joslas platuma sadalīšanu segmentos).

Noslēgumā jāsaka, ka pastāv atšķirība starp fizisko savienojumu topoloģiju (tīkla fizisko struktūru) un loģisko savienojumu topoloģiju (tīkla loģisko struktūru).

Konfigurācija fiziski savienojumi nosaka datoru elektriskie savienojumi un to var attēlot kā grafu, kura mezgli ir datori un sakaru iekārtas, bet malas atbilst kabeļu segmentiem, kas savieno mezglu pārus.

Loģiskie savienojumi attēlo informācijas plūsmu ceļus caur tīklu, tos veido atbilstoši konfigurētas sakaru iekārtas.

Dažos gadījumos fiziskās un loģiskās topoloģijas ir vienādas, un dažreiz tās nav.

Attēlā redzamais tīkls ir fiziskās un loģiskās topoloģijas neatbilstības piemērs. Fiziski datori ir savienoti, izmantojot kopīgu kopnes topoloģiju. Piekļuve kopnei notiek nevis pēc brīvpiekļuves algoritma, bet gan pārsūtot marķieri (tokenu) zvana veidā: no datora A uz datoru B, no datora B uz datoru C utt. Šeit marķiera pārsūtīšanas secība vairs neatkārtojas fiziski savienojumi, bet to nosaka tīkla adapteru loģiskā konfigurācija. Nekas neliedz konfigurēt tīkla adapterus un to draiverus tā, lai datori veidotu gredzenu citā secībā, piemēram, B, A, C... Tomēr fiziskā struktūra nemainās.

Bezvadu tīkls.

Frāze “bezvadu vide” var būt maldinoša, jo tas nozīmē, ka tīklā vispār nav vadu. Patiesībā bezvadu komponenti parasti mijiedarbojas ar tīklu, kas izmanto kabeli kā pārraides līdzekli. Šādu tīklu ar jauktiem komponentiem sauc par hibrīdu.

Atkarībā no tehnoloģijas bezvadu tīklus var iedalīt trīs veidos:

lokālie tīkli;

paplašināti lokālie tīkli;

mobilie tīkli (klēpjdatori).

Pārsūtīšanas metodes:

infrasarkanais starojums;

• radio pārraide šaurā spektrā (vienfrekvences pārraide);

  radio pārraide izkliedētajā spektrā.

Papildus šīm datu pārraides un saņemšanas metodēm varat izmantot mobilos tīklus, pakešu radio savienojumus, mobilos tīklus un mikroviļņu datu pārraides sistēmas.

Mūsdienās biroja tīkls nav tikai datoru savienošana viens ar otru. Mūsdienīgu biroju ir grūti iedomāties bez datu bāzēm, kurās tiek glabāti gan uzņēmuma finanšu pārskati, gan personāla informācija. Lielos tīklos, kā likums, datu bāzu drošībai un piekļuves ātruma palielināšanai datu bāzēm tiek izmantoti atsevišķi serveri. Tāpat tagad ir grūti iedomāties modernu biroju bez piekļuves internetam. Shēmas iespēja bezvadu tīkls birojs ir redzams attēlā

Tātad secinām: nākotnes tīkls ir rūpīgi jāplāno. Lai to izdarītu, jums jāatbild uz šādiem jautājumiem:

Kāpēc jums ir nepieciešams tīkls?

Cik lietotāju būs jūsu tīklā?

Cik ātri tīkls paplašināsies?

Vai šim tīklam ir nepieciešama piekļuve internetam?

Vai ir nepieciešama centralizēta tīkla lietotāju pārvaldība?

Pēc tam uz papīra uzzīmējiet aptuvenu tīkla diagrammu. Jums nevajadzētu aizmirst par tīkla izmaksām.

Kā esam noskaidrojuši, topoloģija ir vissvarīgākais faktors vispārējā tīkla veiktspējas uzlabošanā. Pamata topoloģijas var izmantot jebkurā kombinācijā. Ir svarīgi saprast, ka katras topoloģijas stiprās un vājās puses ietekmē vēlamo tīkla veiktspēju un ir atkarīgas no esošajām tehnoloģijām. Jāpanāk līdzsvars starp tīkla faktisko atrašanās vietu (piemēram, vairākās ēkās), kabeļa izmantošanas iespējām, tā uzstādīšanas ceļu un pat veidu.