Visas LAN topoloģijas. Vietējo tīklu pamata topoloģijas. Vietējo tīklu veidi un to ierīce. Par zvaigžņu topoloģiju

Topoloģija vietējie tīkli.

Tīkla iekārtu 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 kopā ar tā loģiskajiem raksturlielumiem. Topoloģija ir standarta termins, ko izmanto, lai aprakstītu tīkla pamata izkārtojumu. Izprotot, kā tiek izmantotas dažādas topoloģijas, būs iespējams noteikt, kādas ir tās iespējas Dažādi veidi tīkliem.

Ir divi galvenie topoloģiju veidi:

• fiziskais
• loģiski

Loģiskā topoloģija apraksta tīkla staciju mijiedarbības noteikumus datu pārraides laikā.

Fiziskā topoloģija definē, kā tiek savienoti datu nesēji.

Termins "tīkla topoloģija" attiecas uz datoru, kabeļu un citu tīkla komponentu fizisko izvietojumu. Fizisko savienojumu topoloģijai var būt dažādas "ģeometriskas" formas, savukārt būtiska ir nevis kabeļa ģeometriskā atrašanās vieta, bet gan tikai savienojuma 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" ap katru tīkla staciju), vai centralizēta (kad katra stacija ir fiziski savienota ar kādu centrālo ierīci, kas sadala kadrus un paketes starp stacijām). Centralizētas konfigurācijas piemērs ir zvaigzne ar darbstacijām, kas atrodas tās staru galos. Decentralizēta konfigurācija ir līdzīga alpīnistu ķēdei, kur katram ir sava pozīcija saišķī, ​​un visi ir savienoti kopā ar vienu virvi. Tīkla topoloģijas loģiskie raksturlielumi nosaka maršrutu, ko veic pakete, kad tā tiek pārraidīta caur tīklu.

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

Saskaņā ar savienojumu topoloģiju ir:

• tīkli ar "kopējo kopnes (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 nav sarežģītas, 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 shēmas "kopnes" tips

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

Kopnes tīklā datori adresē datus konkrētam datoram, nododot tos pa kabeli elektrisko signālu veidā - aparatūras MAC adreses. Lai saprastu datoru komunikācijas procesu autobusā, 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 atbilst šajos signālos šifrētai saņēmēja adresei. Turklāt vienlaikus var pārraidīt tikai viens dators. Tā kā datus tīklā pārsūta tikai viens dators, to veiktspēja ir atkarīga no kopnei pievienoto datoru skaita. Jo vairāk no tiem, t.i. jo vairāk datoru gaida datu pārsūtīšanu, jo lēnāks tīkls. Tomēr pastāv tieša saikne starp caurlaidspēja tīklu un tajā esošo datoru skaitu nav iespējams. Papildus datoru skaitam tīkla veiktspēju ietekmē daudzi faktori, tostarp:

• īpašības aparatūra datori tīklā
• biežums, kādā 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 saņēmēju. 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 izplatās visā tīklā — no viena kabeļa gala līdz otram. Ja netiek veiktas nekādas īpašas darbības, signāls tiks atspoguļots, kad tas sasniegs kabeļa galu un neļaus citiem datoriem pārraidīt. Tāpēc pēc tam, kad dati sasniedz galamērķi, elektriskie signāli ir jādzēš.

3. Terminators

Lai novērstu elektrisko signālu atstarošanos, katrā kabeļa galā ir uzstādīti spraudņi (terminatori, terminatori), kas absorbē šos signālus. Visiem tīkla kabeļa galiem jābūt savienotiem ar kaut ko, piemēram, datora vai mucas savienotāju - lai palielinātu kabeļa garumu. Lai novērstu elektrisko signālu atspīdumu, jebkuram brīvam (nekam nav pievienots) kabeļa galam jāpievieno terminators.

Terminatora uzstādīšana

Tīkla integritātes pārkāpums var rasties, ja tīkla kabeļa pārrāvums notiek, kad tas ir fiziski pārrauts vai viens no tā galiem ir atvienots. Iespējams arī, ka vienā vai vairākos kabeļa galos nav terminatoru, kas noved pie elektrisko signālu atstarošanas kabelī un tīkla gala. Tīkls nedarbojas. Tīklā esošie datori paši par sevi pilnībā funkcionē, ​​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 atteice neietekmē tīkla darbību

Trūkumi autobusu topoloģijas:

• šādus tīklus ir grūti paplašināt (palieliniet datoru skaitu tīklā un segmentu skaitu - atsevišķus kabeļu gabalus, kas tos savieno).
• tā kā kopne ir koplietota, tikai viens no datoriem var pārraidīt vienlaikus.
• "kopne" ir pasīva topoloģija - datori "klausās" tikai kabeli un nevar atgūt signālus, kas tiek novājināti pārraides laikā tīklā.
• tīkla ar kopnes topoloģiju uzticamība nav augsta. 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 Mbit/s 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 ar atsevišķu savienojuma kabeli. Signāli no pārraidītā datora caur centrmezglu nonāk visiem pārējiem.

"Zvaigznē" vienmēr ir centrs, caur kuru iet jebkurš signāls tīklā. 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 dati ir paredzēti, un nosūta tos tikai tam. .

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

Zvaigžņu tīkla topoloģijas diagramma

Priekšrocības tipoloģija "zvaigzne":

• vienas darbstacijas atteice neietekmē visa tīkla darbību kopumā
• laba tīkla mērogojamība
• vienkārša problēmu novēršana un tīkla pārtraukumi
• augsta tīkla veiktspēja (pieņemot pareizu dizainu)
• elastīgas administrēšanas iespējas

Trūkumi tipoloģija "zvaigzne":

• centrālā centrmezgla atteice 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. To galvenokārt izmanto tīklos, kur nesējs ir vītā pāra kabelis. UTP 3. vai 5. kategorija. (Vītā pāra kabeļu kategorijas, kas ir numurētas no 1 līdz 7 un nosaka efektīvo frekvenču diapazonu, kas jāizlaiž. Augstākas kategorijas kabelis parasti satur vairāk vadu pāru, un katram pārim ir vairāk pagriezienu uz garuma vienību.)

Zvaigžņu topoloģija ir atspoguļota Ātrās tehnoloģijas Ethernet6.

2.3. Pamata gredzenu tīkla topoloģija

Izmantojot gredzena topoloģiju, datori ir savienoti ar kabeli, kas ir noslēgts gredzenā. Tāpēc kabelim vienkārši nevar būt brīvs gals, pie kura jāpievieno terminators. Signāli pārvietojas ap gredzenu vienā virzienā un iet cauri katram datoram. Atšķirībā no pasīvās "kopnes" topoloģijas, šeit katrs dators darbojas kā atkārtotājs (repeater), pastiprinot signālus un pārraidot tos uz nākamo datoru. Tāpēc, ja viens dators neizdodas, viss tīkls pārstāj darboties.

Gredzenu tīkla diagramma

Slēgtas topoloģijas "gredzena" funkcionēšana ir balstīta uz marķiera pārsūtīšanu.

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

Tokens tiek secīgi pārsūtīts no viena datora uz otru, līdz to saņem tas, kurš "vēlas" pārsūtīt datus. Dators, kas vēlas sākt pārraidi, "uztver" marķieri, pārveido 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, kurā apstiprina datu saņemšanas faktu. Pēc apstiprinājuma saņemšanas raidošais 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 gredzenu topoloģijas:

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

Trūkumi gredzenu topoloģijas:

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

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

Topoloģiju "koks" (koks) var uzskatīt par vairāku "zvaigžņu" savienību. Tieši šī topoloģija mūsdienās ir vispopulārākā vietējo tīklu veidošanā.

Koku tīkla topoloģijas diagramma

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

Koks var būt aktīvs vai patiess un pasīvs. Ar aktīvo koku centrālie datori atrodas vairāku sakaru līniju apvienošanas centros, bet ar pasīvo koku - koncentratori (centrmezgli).

6. attēls. "Aktīvā koka" tipa tīkla topoloģijas diagramma

7. attēls. Tīkla tipa "pasīvais koks" topoloģijas shēma

3.2. Kombinētās tīkla topoloģijas

Bieži tiek izmantotas kombinētās topoloģijas, starp tām visizplatītākās ir zvaigžņu riepa un zvaigžņu gredzens.

Zvaigznes-kopnes topoloģija izmanto kopnes un pasīvās zvaigznes kombināciju.

"Star-bus" tīkla kombinētās topoloģijas shēma

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

Zvaigznes gredzena (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.

"Zvaigžņu gredzena" tīkla kombinētās topoloģijas shēma

Patiesībā visi datori tīklā ir iekļauti slēgtā gredzenā, jo centrmezglu iekšpusē 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 kabeļu pieslēguma punktus. Ja mēs runājam par informācijas izplatīšanos, šī topoloģija ir līdzvērtīga klasiskajam gredzenam.

3.3 "Režģa" tīkla topoloģija

Visbeidzot jāmin mesh jeb režģa (tīkla) topoloģija, kurā visi vai daudzi datori un citas ierīces ir tieši savienotas viena ar otru (10. attēls).

10. attēls. Tīkla režģa topoloģijas shēma

Šāda topoloģija ir ārkārtīgi uzticama – ja kāds kanāls tiek pārtraukts, datu pārraide neapstājas, jo iespējami vairāki informācijas piegādes ceļi. Režģa topoloģijas (visbiežāk nevis pilnas, bet daļējas) tiek izmantotas, ja nepieciešams nodrošināt maksimālu tīkla kļūdu toleranci, piemēram, apvienojot vairākas liela uzņēmuma tīkla sadaļas vai pieslēdzoties internetam, lai gan, protams, jums ir maksāt par to: ievērojami palielinās kabeļa patēriņš, sarežģītāka kļūst tīkla aprīkojums un tā konfigurācija.

Pašlaik lielākajā daļā mūsdienu tīklu tiek izmantota zvaigžņu topoloģija vai hibrīda topoloģija, kas ir vairāku "zvaigžņu" (piemēram, koka topoloģijas) un CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access) multivides piekļuves metodes kombinācija. . sadursmes noteikšana).

Fragments datortīkls

Datortīkla fragments ietver galvenos sakaru iekārtu veidus, ko mūsdienās izmanto, lai veidotu lokālos tīklus un savienotu tos, izmantojot globālās saites. Lai izveidotu lokālus savienojumus starp datoriem, tiek izmantoti Dažādi kabeļu sistēmas, tīkla adapteri, atkārtotāju centrmezgli, tilti, slēdži un maršrutētāji. Vietējo tīklu savienošanai ar globālajiem sakariem tiek izmantotas īpašas tiltu un maršrutētāju izejas (WAN porti), kā arī datu pārraides iekārtas pa garām līnijām - modemi (strādājot pa analogajām līnijām) vai ierīces savienošanai ar digitālie kanāli(TA — termināļa adapteri ISDN tīkli, digitālo nomāto kanālu pakalpojumu ierīces, piemēram, CSU/DSU utt.).

Zem topoloģijas Datortīkla (izkārtojums, konfigurācija, struktūra) parasti saprot kā tīkla datoru fizisko atrašanās vietu attiecībā pret vienu un veidu, kā tie ir savienoti ar sakaru līnijām. Ir svarīgi atzīmēt, ka topoloģijas jēdziens, pirmkārt, attiecas uz vietējiem tīkliem, kuros savienojumu struktūra ir viegli izsekojama. WAN tīklā saites struktūra parasti ir paslēpta no lietotājiem un nav īpaši svarīga, jo katra komunikācijas sesija var iet savu ceļu.
Topoloģija nosaka prasības iekārtām, izmantotā kabeļa veidu, iespējamās un ērtākās apmaiņas vadības metodes, darbības uzticamību un tīkla paplašināšanas iespēju.

Ir trīs galvenās tīkla topoloģijas:

1. Kopnes tīkla topoloģija(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. Tīkla topoloģijas zvaigzne(zvaigzne), kurā pie viena centrālā datora ir pieslēgti citi perifērijas datori, un katrs no tiem izmanto savu atsevišķu sakaru līniju (2. att.);

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

Rīsi. 1. Tīkla topoloģija "kopne"

Rīsi. 2. Tīkla topoloģija "zvaigzne"

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).
"Autobusu" 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 kopnei ir diezgan vienkārša un parasti ir iespējama pat tīkla darbības laikā. Vairumā gadījumu, izmantojot kopni, ir nepieciešams minimālais savienojuma kabeļa daudzums, salīdzinot ar citām topoloģijām. Tiesa, jāņem vērā, ka katram datoram ir piemēroti divi kabeļi (izņemot divus galējos), kas ne vienmēr ir ērti.
Tā kā šajā gadījumā iespējamo konfliktu atrisināšana attiecas uz katra atsevišķa abonenta tīkla aprīkojumu, tīkla adaptera aprīkojums ar kopnes topoloģiju ir grūtāks nekā ar citu topoloģiju. Tomēr, tā kā plaši tiek izmantoti tīkli ar kopnes topoloģiju (Ethernet, Arcnet), tīkla aprīkojuma izmaksas nav pārāk augstas.
Kopne nav pakļauta briesmīgām atsevišķu datoru kļūmēm, jo ​​visi pārējie datori tīklā var turpināt normāli sazināties. Var šķist, ka autobuss nav briesmīgs un kabelis ir pārgriezts, jo šajā gadījumā mēs esam apsēsti ar diviem pilnībā funkcionējošiem autobusiem. Taču, ņemot vērā elektrisko signālu izplatīšanās īpatnības pa garām sakaru līnijām, ir jāparedz speciālu ierīču iekļaušana kopnes galos - att. 1 taisnstūru formā. Ja nav iespējoti terminatori, signāls tiek atspoguļots no līnijas gala un tiek izkropļots tā, ka saziņa tīklā kļūst neiespējama. Tātad, ja kabelis pārtrūkst vai tiek bojāts, sakaru līnija nav koordinēta, un apmaiņa 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 cauri tīkla sakaru līnijai ar kopnes topoloģiju, informācijas signāli tiek vājināti un nekādā veidā neatsākas, kas nosaka stingrus ierobežojumus sakaru līniju kopējam garumam, turklāt katrs abonents var saņemt dažāda līmeņa signālus no plkst. tīkls atkarībā no attāluma līdz pārsūtīšanas abonentam. Tas izvirza papildu prasības tīkla aprīkojuma uztveršanas mezgliem. Lai palielinātu tīkla garumu ar kopnes topoloģiju, bieži tiek izmantoti vairāki segmenti (katrs no tiem ir kopne), kas savstarpēji savienoti, 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.

Topoloģija "Zvaigzne" ir topoloģija ar skaidri noteiktu centru, kuram ir pievienoti visi pārējie abonenti. Visa informācijas apmaiņa notiek tikai caur centrālo datoru, kas šādā veidā nes ļoti lielu slodzi, tāpēc tas nevar darīt neko citu kā tikai tīklu. Ir skaidrs, ka centrālā abonenta tīkla aprīkojumam ir jābūt ievērojami sarežģītākam nekā perifēro abonentu aprīkojumam. Šajā gadījumā nav jārunā par abonentu vienlīdzību. 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 pretestību datora kļūmēm, tad perifērijas datora atteice neietekmē tās tīkla daļas darbību, kas palikusi, bet jebkura centrālā datora kļūme padara tīklu pilnībā nederīgu. Tāpēc jāveic īpaši pasākumi, lai uzlabotu centrālā datora un tā tīkla aprīkojuma uzticamību. Jebkura kabeļa pārrāvums vai īssavienojums tajā ar zvaigžņu topoloģiju izjauc apmaiņu tikai ar vienu datoru, un visi pārējie datori var turpināt strādāt normāli.
Novirzot no autobusa, zvaigznītē katrā sakaru līnijā ir tikai divi abonenti: centrālais un viens no perifērijas. Visbiežāk to savienošanai tiek izmantotas divas sakaru līnijas, no kurām katra pārraida informāciju tikai vienā virzienā. Tādējādi katrā saitē ir tikai viens uztvērējs un viens raidītājs. Tas viss ievērojami vienkāršo tīkla iestatīšanu salīdzinājumā ar kopni un ietaupa no nepieciešamības izmantot papildu ārējos terminatorus. Arī sakaru līnijā signālu vājināšanās problēma "zvaigznē" tiek atrisināta vienkāršāk nekā "kopnē", jo katrs uztvērējs vienmēr saņem tāda paša 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 jaunu abonentu pieslēgšana ir diezgan vienkārša, tad, ja tie tiek pārsniegti, tas ir vienkārši neiespējami. Tiesa, dažreiz zvaigzne paredz iespēju veidot, tas ir, viena perifēro abonentu vietā pieslēgt citu centrālo abonentu (tā rezultātā tiek parādīta vairāku savstarpēji savienotu zvaigžņu topoloģija).
Zvaigzne, kas parādīta attēlā. 2 sauc par aktīvu vai īstu zvaigzni. Ir arī topoloģija, ko sauc par pasīvo zvaigzni, kas tikai izskatās pēc zvaigznes (4. att.). Šajā laikā tas ir daudz biežāk nekā aktīva zvaigzne. Pietiek pateikt, ka to izmanto mūsdienās populārākajā Ethernet tīklā.

Rīsi. 4. Topoloģija "pasīvā zvaigzne"

Tīkla ar šo topoloģiju centrā nav dators, bet gan centrmezgls jeb centrmezgls, kas pilda to pašu funkciju kā atkārtotājs. Tas atsāk ienākošos signālus un pārsūta tos uz citām saitēm. Lai gan kabeļu shēma ir līdzīga reālai vai aktīvai zvaigznei, patiesībā mums ir darīšana ar kopnes topoloģiju, jo informācija no katra datora vienlaikus tiek pārraidīta uz visiem citiem datoriem, un nav centrālā abonenta. Dabiski, ka pasīvā zvaigzne ir dārgāka nekā parastais autobuss, jo šajā gadījumā ir nepieciešams arī rumbas. Tomēr tas nodrošina vairākas papildu funkcijas, kas saistītas ar zvaigznes priekšrocībām. Tāpēc pēdējā laikā pasīvā zvaigzne arvien vairāk aizstāj īsto zvaigzni, kas tiek uzskatīta par neperspektīvu topoloģiju.
Ir iespējams arī izdalīt starpposma topoloģijas veidu starp aktīvo un pasīvo zvaigzni. Šajā gadījumā centrmezgls ne tikai pārraida signālus, bet arī kontrolē apmaiņu, bet pašā apmaiņā nepiedalās.
liels zvaigznes priekšrocība(gan aktīvais, gan pasīvais) slēpjas tajā, ka visi pieslēguma punkti tiek apkopoti vienuviet. Tas ļauj viegli uzraudzīt tīkla darbību, lokalizēt tīkla traucējumus, vienkārši atvienojot noteiktus abonentus no centra (kas nav iespējams, piemēram, autobusa gadījumā), kā arī ierobežot nepiederošu personu piekļuvi tīklam svarīgiem pieslēguma punktiem. . Zvaigznes gadījumā katram perifērijas abonentam var pietuvoties vai nu ar vienu kabeli (kas pārraida abos virzienos), vai arī ar diviem kabeļiem (no kuriem katrs pārraida vienā virzienā), biežāk sastopama otrā situācija. Kopīgs trūkums visai zvaigžņu topoloģijai ir daudz vairāk nekā ar citām topoloģijām, kabeļa izmaksas. Piemēram, ja datori ir sakārtoti vienā rindā (kā 1. attēlā), tad, izvēloties zvaigžņu topoloģiju, jums būs nepieciešams vairākas reizes vairāk kabeļa nekā ar kopnes topoloģiju. Tas var būtiski ietekmēt visa tīkla izmaksas kopumā.

Topoloģija "Gredzens"- šī ir topoloģija, kurā katrs dators ir savienots ar sakaru līnijām tikai ar diviem citiem: no viena tas tikai saņem informāciju un tikai pārraida uz otru. Katrā sakaru līnijā, tāpat kā zvaigznītes gadījumā, darbojas tikai viens raidītājs un viens uztvērējs. Tas novērš nepieciešamību pēc ārējiem terminatoriem. Svarīga gredzena iezīme ir tā, ka katrs dators atkārtoti pārraida (atsāk) signālu, tas ir, tas darbojas kā atkārtotājs, tāpēc signāla vājināšanās visā gredzenā nav svarīga, ir tikai vājināšanās starp blakus esošajiem gredzena datoriem. svarīgs. Šajā gadījumā nav skaidri definēta centra, visi datori var būt vienādi. Taču diezgan bieži šprotē tiek iedalīts īpašs abonents, kas pārvalda biržu vai kontrolē biržu. Ir skaidrs, ka šāda kontroles abonenta klātbūtne samazina tīkla uzticamību, jo tā kļūme nekavējoties paralizē visu apmaiņu.
Stingri sakot, šprotu datori nav pilnīgi līdzvērtīgi (atšķirībā no, piemēram, kopnes topoloģijas). Daži no tiem obligāti saņem informāciju no datora, kas pārraida šajā brīdī, agrāk, bet citi vēlāk. Tieši uz šīs topoloģijas iezīmes ir izveidotas tīkla apmaiņas kontroles metodes, kas īpaši paredzētas "gredzenam". Šajās metodēs tiesības uz nākamo pārsūtīšanu (vai, kā saka, tīkla uztveršanu) secīgi pāriet uz nākamo datoru aplī.
Jaunu abonentu pievienošana "gredzenam" parasti ir pilnīgi nesāpīga, lai gan tas prasa obligātu visa tīkla izslēgšanu savienojuma laikā. Tāpat kā kopnes topoloģijas gadījumā, maksimālais abonentu skaits šprotē var būt diezgan liels (līdz tūkstotim vai vairāk). Zvana topoloģija parasti ir visizturīgākā pret sastrēgumiem, tā nodrošina drošu darbību ar lielākajām informācijas plūsmām, kas tiek pārraidītas tīklā, jo tai parasti nav konfliktu (atšķirībā no kopnes), un nav centrālā abonenta (atšķirībā no zvaigznes) .
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 arī jebkurš atvērts vai īssavienojums katrā no gredzena kabeļiem padara visu tīklu nelietojamu. Gredzens ir visneaizsargātākais pret kabeļa bojājumiem, tāpēc šī topoloģija parasti paredz divu (vai vairāku) paralēlu sakaru līniju ierīkošanu, no kurām viena ir rezervē.
Tajā pašā laikā gredzena lielā priekšrocība ir tā, ka katra abonenta signālu pārsūtīšana ļauj ievērojami palielināt visa tīkla izmēru kopumā (dažreiz līdz pat vairākiem desmitiem kilometru). Šajā ziņā gredzens ir ievērojami pārāks par jebkuru citu topoloģiju.

trūkums gredzens (salīdzinājumā ar zvaigznīti), mēs varam pieņemt, ka katram tīkla datoram ir jāpievieno divi kabeļi.

Dažreiz gredzena topoloģija ir balstīta uz divām gredzena saitēm, kas satur informāciju pretējos virzienos. Šāda risinājuma mērķis ir palielināt (ideālā gadījumā divas reizes) informācijas pārraides ātrumu. Turklāt, ja viens no kabeļiem ir bojāts, tīkls var darboties ar citu kabeli (tomēr 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.). Ar aktīvo koku centrālie datori atrodas vairāku sakaru līniju apvienošanas centros, bet ar pasīvo koku - koncentratori (centrmezgli).

Rīsi. 5. Topoloģija "aktīvais koks"

Rīsi. 6. Topoloģija "pasīvais koks". K - koncentratori

Diezgan bieži tiek izmantota arī kombinēta topoloģija, piemēram, zvaigžņu kopne, zvaigznes gredzens.

Topoloģijas jēdziena nozīme.

Tīkla topoloģija nosaka ne tikai datoru fizisko atrašanās vietu, bet, daudz svarīgāk, to savienojumu raksturu, signālu izplatīšanās īpašības tīklā. Tieši savienojumu raksturs nosaka tīkla defektu tolerances pakāpi, nepieciešamo tīkla iekārtu sarežģītību, piemērotāko apmaiņas kontroles metodi, iespējamos pārraides mediju veidus (sakaru kanālus), pieļaujamo tīkla izmēru (sakaru garumu). sakaru līnijas un abonentu skaits), elektriskās koordinācijas nepieciešamība un daudz kas cits.
Ja literatūrā ir minēta tīkla topoloģija, tie var nozīmēt četrus ļoti atšķirīgus jēdzienus, kas attiecas uz dažādiem līmeņiem. tīkla arhitektūra:

1. Fiziskā topoloģija (t.i., datoru un kabeļu izkārtojums). Šajā saturā, piemēram, pasīvā zvaigzne neatšķiras no aktīvās zvaigznes, tāpēc to bieži sauc vienkārši par "zvaigzni".

2. Loģiskā topoloģija (tas ir, savienojumu struktūra, signālu izplatīšanās veids tīklā). Šī, iespējams, ir vispareizākā topoloģijas definīcija.

3. Apmaiņas kontroles 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 topoloģijas "kopni" var izmantot tīkla uztveršanas tiesību nodošanu kā kontroles metodi (tas ir, šajā saturā būt gredzenam) un vienlaikus pārsūtīt visu informāciju, izmantojot vienu īpašu datoru (būtu zvaigznīte šajā saturā).

Tikai daži cilvēki zina terminu tīkla topoloģijas, taču vidusmēra datortehnoloģiju lietotājam joprojām ir lokālā tīkla jēdziens. Tātad tīkla topoloģijas ir instrumenti, kas nosaka izveidotā darbu datortīkli, kas ļauj vienlaikus darboties ar 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. Tos savstarpēji savieno noteikta saziņas līnija. Tīklā iekļauto mašīnu mijiedarbība var būt atšķirīga. Ir iespējams apvienot vairākas ierīces vienā veselumā, izveidojot vairāku veidu tīklus:

• gredzenveida;
• zvaigžņu;
• riepa;
• hierarhisks;
• patvaļīgi.

IT vidē šādu tīklu izveidi sauc par topoloģijām. Šis ir fizisks rīku komplekts, ko var izmantot 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 aplūkojam katra tīkla topoloģijas veida galvenās īpašības un uzzinām, 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 monokanāla 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 lineāru mono kanālu.

Elektroniskie dati nonāk terminatoros, un tie vienlaikus nonāk visos tīkla mezglos, bet tiek pieņemti izskatīšanai elektroniskie dokumenti var būt tikai dators, kuram ziņojums bija paredzēts. Galveno datu 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:

• iestatījumu vienkāršība, skaidra izveidojamā tīkla konfigurācija;
• tīkls netiek pārtraukts, ja sabojājas vairāki tajā iekļautie datori, kas nozīmē, ka tas ir izturīgs pret visa veida datora aparatūras kļūmēm.

Galvenie riepu tipoloģijas trūkumi ir šādi:

• ierobežots ievilktā tīkla kabeļa garums, ierobežots arī tīklā iekļautās datortehnikas vienību skaits;
• viss tīkls ir atkarīgs no monokanāla veselības stāvokļa, ja tas cieš, cieš viss tīkls, bieži vien ir ļoti grūti atrast defekta punktu autobusu tīklā, it īpaši, ja visas tā sastāvdaļas ir izolētas.

Zvaigžņu topoloģijas raksturojums: darbības princips

Veidojot zvaigznes tipa tīklu, katrs atsevišķi Personālais dators pievienojas tā sauktajam centrmezglam vai koncentratoram. Tādējādi 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 saņemt var tikai viena vietne, 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 kļūmēm;
• ļauj centralizēti pārvaldīt visas pievienotās vienības.

Galvenie zvaigžņu tipoloģijas trūkumi:

• augsts tīkla kabeļa patēriņš uzstādīšanas laikā;
• viena centrmezgla vai koncentratora atteice noved pie visas elektroniskās datu pārraides ķēdes atteices.

Zvaigžņu tīkla pamatā var būt arī centrālais centrmezgls. Tas nozīmē viedo rīku, kas veic dažu tīklā iekļautu datora vienību savienojumu. Izvades-ieejas darbības princips dod iespēju neizmantot vienotu informācijas lauku visām vienībām, bet gan precizēt informācijas pārnešanu no viena punkta uz otru, trešo, ceturto... Izrādās, ka katrs dators, izņemot centrmezgliem, ir arī savienots ar centrālo centrmezglu, ja tīklā notiek bojājums, tad 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 daudz tīkla kabeļa, taču tā efektivitāte ir tā vērta.

Zvaigžņu tipoloģija var būt arī sava veida koks, kas ir vairāku zvaigžņu kombinācija. Atkarībā no pinumiem izšķir tīkla aktīvo stāvokli, pasīvo vai patieso. Atkarībā no stāvokļa tos izmanto, lai izveidotu savienojumu starp tīklā iekļautajām datoru vienībām, vai nu centrmezgliem ar centrmezgliem, vai centrālajiem datoriem.

Ja tiek izvēlēts centrālais dators, tad var izveidot patiešām uzticamu un produktīvu tīklu, bet ne lēta pasūtījuma. Ja izmantojat rumbas ar koncentratoriem, tas maksās vairākas reizes lētāk, bet veiktspējas rādītājs būs daudz zemāks.

Gredzena topoloģijas raksturojums: darbības princips

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

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

Kombinēti risinājumi lokālo datortīklu veidošanai

Lai nodrošinātu tīklu uzticamību, praksē bieži tiek izmantotas pamata tīkla topoloģiju kombinācijas. Visbiežāk tiek izmantotas zvaigžņu kopnes vai zvaigžņu gredzena topoloģijas. Ko rada vairāku rīku kombinācija, veidojot lokālos datortīklus? Atbilde šeit ir nepārprotama - tīkla uzticamības nodrošināšana, izturība pret bojājumiem un obligātās informācijas pārsūtīšanas principa neievērošana pa ķēdi, kas vienkāršo darbu tīkla defektu gadījumā.

Tas vienkāršo paša tīkla darbības principu un tā uzstādīšanas procesu.

Summējot

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, bieži vien šādas topoloģijas tiek izstrādātas konkrētiem pakalpojumu objektiem, piemēram, zinātniskiem vai militāriem. Bet tipiskai civilai lietojumprogrammai šeit apspriestās 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 savienojumiem.

Atkarībā no datoru attāluma un mēroga tīkli tiek nosacīti sadalīti lokālajos un globālajos.

Vietējie tīkli - tīkli, kuriem ir slēgta infrastruktūra, pirms tie sasniedz pakalpojumu sniedzējus. Ar terminu "LAN" var raksturot gan nelielu biroju tīklu, gan lielu rūpnīcu tīklu, kas aptver vairākus simtus hektāru. Vietējie tīkli parasti tiek izvietoti 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 lokālos tīklus, gan citus telekomunikāciju tīklus un ierīces. Globālajiem tīkliem ir praktiski tādas pašas iespējas kā vietējiem. Bet tie paplašina savu darbības jomu. Globālo tīklu izmantošanas priekšrocības galvenokārt ierobežo darba ātrums: globālie tīkli strādāt ar lēnāku ātrumu nekā vietējie.

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

1. Tīkla topoloģijas jēdziens

Topoloģija ir tīkla fiziskā konfigurācija kopā ar tā loģiskajiem raksturlielumiem. Topoloģija ir standarta termins, ko izmanto, lai aprakstītu tīkla pamata izkārtojumu. Izprotot, kā tiek izmantotas dažādas topoloģijas, būs iespējams 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 veidu, kādā tiek pievienoti datu nesēji.

Termins "tīkla topoloģija" attiecas uz 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" ap katru tīkla staciju), vai centralizēta (kad katra stacija ir fiziski savienota ar kādu centrālo ierīci, kas sadala kadrus un paketes starp stacijām). Centralizētas konfigurācijas piemērs ir zvaigzne ar darbstacijām, kas atrodas tās staru galos. Decentralizēta konfigurācija ir līdzīga alpīnistu ķēdei, kur katram ir sava pozīcija saišķī, ​​un visi ir savienoti kopā ar vienu virvi. Tīkla topoloģijas loģiskie raksturlielumi nosaka maršrutu, ko veic pakete, kad tā tiek pārraidīta caur tīklu.

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

2. Pamattīklu topoloģijas

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

zvaigzne

gredzens

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

Lai gan pašas pamata topoloģijas nav sarežģītas, 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 — tīkla topoloģijas tipa "kopne" diagramma

Tīklā ar "kopnes" topoloģiju datori adresē datus konkrētam datoram, pārraidot tos pa kabeli elektrisko signālu veidā - aparatūras MAC adreses. Lai saprastu komunikācijas procesu starp datoriem kopnē, 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 atbilst šajos signālos šifrētai saņēmēja adresei. Turklāt vienlaikus var pārraidīt tikai viens dators. Tā kā datus tīklā pārsūta tikai viens dators, to veiktspēja ir atkarīga no kopnei pievienoto datoru skaita. Jo vairāk no tiem, 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. Papildus datoru skaitam tīkla veiktspēju ietekmē daudzi faktori, tostarp:

tīklā esošo datoru aparatūras īpašības

biežums, kādā 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 saņēmēju. 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 izplatās visā tīklā — no viena kabeļa gala līdz otram. Ja netiek veiktas nekādas īpašas darbības, signāls tiks atspoguļots, kad tas sasniegs kabeļa galu un neļaus citiem datoriem pārraidīt. Tāpēc pēc tam, kad dati sasniedz galamērķi, elektriskie signāli ir jādzēš.

3. Terminators

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

2. attēls. Terminatora uzstādīšana

Tīkla integritātes pārkāpums var rasties, ja tīkla kabeļa pārrāvums notiek, kad tas ir fiziski pārrauts vai viens no tā galiem ir atvienots. Iespējams arī, ka vienā vai vairākos kabeļa galos nav terminatoru, kas noved pie elektrisko signālu atstarošanas kabelī un tīkla gala. Tīkls nedarbojas. Tīklā esošie datori paši par sevi pilnībā funkcionē, ​​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 atteice neietekmē tīkla darbību

Šādas topoloģijas trūkumi ir šādi.

šādus tīklus ir grūti paplašināt (palieliniet datoru skaitu tīklā un segmentu skaitu - atsevišķus kabeļu gabalus, kas tos savieno).

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

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

tīkla ar kopnes topoloģiju uzticamība nav augsta. 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 Mbit/s 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 visiem pārējiem.

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

Termins "topoloģija" attiecas uz 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. Dažādiem kabeļu veidiem kopā ar dažādām tīkla kartēm, tīkla operētājsistēmām un citiem komponentiem ir nepieciešamas dažādas datora pozīcijas.

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

Pamata topoloģijas

• zvaigzne

  gredzens

Kad 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 zvaigzni. Ja kabelis, kuram ir pievienoti datori, ir noslēgts gredzenā, šo topoloģiju sauc par gredzenu.

Riepa.

"Kopnes" topoloģiju bieži dēvē par "lineāro autobusu" (linerbus). Šī topoloģija ir viena no vienkāršākajām un visplašāk izmantotajām topoloģijām. Tas izmanto vienu kabeli, ko sauc par mugurkaulu vai segmentu, pa kuru ir savienoti visi tīkla datori.

Kopnes tīklā 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 atbilst šajos signālos šifrētajai adresāta adresei. 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, jo lēnāks 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 citus datorus. 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.

Lokālā tīkla lineārās topoloģijas diagramma

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

Gredzens

Gredzena topoloģijā katra darbstacija ir savienota ar diviem tuvākajiem kaimiņiem. Šāds starpsavienojums veido lokālo tīklu cilpas vai gredzena formā. 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. Šādu savienojumu vajadzēja slēgt. Atšķirībā no pasīvās "kopnes" topoloģijas, šeit katrs dators darbojas kā atkārtotājs, pastiprinot signālus un pārraidot tos uz nākamo datoru. Šīs topoloģijas priekšrocība bija paredzamais tīkla reakcijas laiks. Jo vairāk ierīču bija gredzenā, jo ilgāk tīkls atbildēja uz pieprasījumiem. Tās būtiskākais trūkums ir tas, ka, ja vismaz viena ierīce atteicās, viss tīkls atteicās darboties.

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

Šo topoloģiju var uzlabot, savienojot visas tīkla ierīces koncentrators(Centrmezgls ierīce, kas savieno citas ierīces). Vizuāli “koriģēts gredzens fiziski vairs nav gredzens, taču šādā tīklā dati joprojām tiek pārraidīti pa apli.

Attēlā nepārtrauktās līnijas norāda fiziskos savienojumus, bet punktētās līnijas norāda datu pārsūtīšanas virzienu. 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 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 kabelis, kas savieno vienu datoru, tikai šis dators nevarēs uztvert un pārraidīt signālus. Citus tīklā esošos datorus tas neietekmēs. Kopējo tīkla ātrumu ierobežo tikai centrmezgla joslas platums.

Mūsdienu LAN dominē zvaigžņu topoloģija. Šādi tīkli ir diezgan elastīgi, viegli paplašināmi un salīdzinoši lēti salīdzinājumā ar sarežģītākiem tīkliem, kuros ierīču piekļuves metodes tīklam ir stingri noteiktas. Tādējādi "zvaigznes" aizstāja novecojušās un reti izmantotās lineārās un gredzenveida topoloģijas. Turklāt tie kļuva par pārejas saiti uz pēdējo topoloģijas veidu - pārslēdzās zvaigznes e.

Slēdzis ir daudzportu aktīva tīkla ierīce. Slēdzis "atceras" ar to savienoto ierīču aparatūras (jeb MAC-MediaAccessControl) adreses un izveido pagaidu ceļus no sūtītāja līdz adresātam, pa kuriem tiek pārsūtīti dati. Tipiskā komutētā LAN topoloģijā slēdzim ir vairāki savienojumi. Katram portam un tai pievienotajai ierīcei ir savs joslas platums (datu pārraides ātrums).

Slēdži var ievērojami uzlabot tīklu veiktspēju. Pirmkārt, tie palielina kopējo joslas platumu, kas ir pieejams konkrētajā tīklā. Piemēram, 8 vadu slēdžā var būt 8 atsevišķi savienojumi, kas nodrošina ātrumu līdz 10 Mb/s katrs. Attiecīgi šādas ierīces caurlaidspēja ir 80Mbps. Pirmkārt, slēdži palielina tīkla veiktspēju, samazinot to ierīču skaitu, kas var aizpildīt visu viena segmenta joslas platumu. Viens šāds segments satur tikai divas ierīces: darbstacijas tīkla ierīci un slēdža portu. Tādējādi par 10 Mb/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 saišu topoloģiju (tīkla fiziskā struktūra) un loģisko saišu topoloģiju (tīkla loģisko struktūru).

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

Loģiskie savienojumi attēlo informācijas plūsmu ceļus caur tīklu, tie veidojas, atbilstoši konfigurējot sakaru iekārtas.

Dažos gadījumos fiziskā un loģiskā topoloģija sakrīt, un dažreiz tās nesakrīt.

Attēlā redzamais tīkls ir fiziskas un loģiskās topoloģijas neatbilstības piemērs. Fiziski datori ir savienoti ar kopēju kopnes topoloģiju. Piekļuve kopnei nenotiek pēc brīvpiekļuves algoritma, bet nododot marķieri (tokenu) zvana secībā: no datora A uz datoru B, no datora B uz datoru C utt. Šeit marķiera pārsūtīšanas secība vairs netiek atkārtota fiziski savienojumi, bet to nosaka tīkla adapteru loģiskā konfigurācija. Nekas neliedz konfigurēt tīkla adapterus un to draiverus, lai datori veidotu gredzenu citā secībā, piemēram, B, A, C ... Fiziskā struktūra nemainās.

Bezvadu tīkls.

Frāze "bezvadu" var būt maldinoša, jo tas nozīmē pilnīgu vadu neesamību tīklā. Patiesībā bezvadu komponenti parasti mijiedarbojas ar tīklu, kas izmanto kabeli kā pārraides līdzekli. Šādu tīklu ar jauktiem komponentiem sauc par hibrīdtīklu.

Atkarībā no tehnoloģijas bezvadu tīklus var iedalīt trīs veidos:

lokālie datortīkli;

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 var izmantot mobilos tīklus, pakešu radio savienojumu, mobilos tīklus un mikroviļņu datu pārraides sistēmas.

Pašlaik biroja tīkls nav tikai savienojums starp datoriem. Mūsdienīgu biroju ir grūti iedomāties bez datu bāzēm, kurās glabājas gan uzņēmuma finanšu pārskati, gan personāla informācija. Lielos tīklos, kā likums, datu bāzu drošības nolūkos un, lai palielinātu piekļuves ātrumu tiem, datu bāzu glabāšanai tiek izmantoti atsevišķi serveri. Tāpat tagad ir grūti iedomāties modernu biroju bez piekļuves internetam. Ķēdes variants bezvadu tīkls birojs ir parādīts attēlā

Tātad secinām: nākotnes tīkls ir rūpīgi jāplāno. Lai to izdarītu, atbildiet 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 jūs un es esam identificējuši, topoloģija ir būtisks 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 ievilkšanas veidiem un pat tā veidu.