Toate topologiile rețelelor locale. Topologii de bază ale rețelelor locale. Tipuri de rețele locale și structura acestora. Despre topologia stea

Topologie rețele locale.

Compoziția și configurația echipamentelor de rețea în funcție de topologia rețelei.

1. Conceptul de topologie de rețea

Se numește schema generală pentru conectarea computerelor în rețelele locale topologie de rețea

Topologie este configurația fizică a rețelei combinată cu caracteristicile sale logice. Topologia este un termen standard folosit pentru a descrie structura de bază a unei rețele. Înțelegând modul în care sunt utilizate diferite topologii, puteți determina ce capabilități au acestea. Tipuri variate retelelor.

Există două tipuri principale de topologii:

• fizic
• logic

Topologie logică descrie regulile de interacțiune între stațiile din rețea la transmiterea datelor.

Topologie fizică definește metoda de conectare a mediilor de stocare.

Termenul „topologie de rețea” descrie aranjarea fizică a computerelor, cablurilor și a altor componente de rețea. Topologia conexiunilor fizice poate lua diferite forme „geometrice”, iar ceea ce este important nu este amplasarea geometrică a cablului, ci doar prezența conexiunilor între noduri (închis/deschis, prezența unui centru etc.).

Topologia rețelei determină caracteristicile acesteia.

Alegerea unei anumite topologii afectează:

• alcătuirea echipamentului de rețea necesar
• caracteristicile echipamentelor de rețea
• posibilități de extindere a rețelei
• metoda de gestionare a rețelei

Configurația rețelei poate fi fie descentralizată (atunci când cablul „circulează” fiecare stație din rețea), fie centralizată (când fiecare stație este conectată fizic la un dispozitiv central care distribuie cadre și pachete între stații). Un exemplu de configurație centralizată este o stea cu stații de lucru situate la capetele brațelor sale. O configurație descentralizată este similară cu un lanț de alpiniști, în care fiecare are propria poziție în lanț și toată lumea este conectată împreună printr-o singură frânghie. Caracteristicile logice ale topologiei unei rețele determină ruta pe care o parcurge un pachet pe măsură ce se deplasează prin rețea.

Atunci când se selectează o topologie, trebuie să se țină cont de faptul că aceasta oferă fiabil și munca eficienta rețele, gestionarea convenabilă a fluxurilor de date din rețea. De asemenea, este de dorit ca rețeaua să fie ieftină în ceea ce privește costul de creare și întreținere, dar, în același timp, ar rămâne oportunități pentru extinderea ei ulterioară și, de preferință, pentru tranziția la tehnologiile de comunicare de viteză mai mare. Aceasta nu este o sarcină ușoară! Pentru a o rezolva, trebuie să știți ce topologii de rețea există.

După topologia conexiunilor există:

• rețele cu topologie „magistrală comună”;
• rețele cu topologie în stea;
• rețele cu topologie „ring””;
• rețele cu topologie arborescentă;
• rețele cu topologie mixtă

2. Topologii de bază ale rețelei

Există trei topologii de bază pe care sunt construite majoritatea rețelelor.

• autobuz
• stea
• inel

O „autobuz” este o topologie în care computerele sunt conectate de-a lungul unui singur cablu.

O „stea” este o topologie în care computerele sunt conectate la segmente de cablu care provin dintr-un singur punct sau hub.

O topologie se numește „ring” dacă cablul la care sunt conectate calculatoarele este închis într-un inel.

Deși topologiile de bază în sine sunt simple, în realitate există adesea combinații destul de complexe care combină proprietățile mai multor topologii.

2.1 Topologia rețelei de magistrală

În această topologie, toate computerele sunt conectate între ele printr-un singur cablu. Fiecare computer este conectat la un cablu comun, la capetele căruia sunt instalate terminatoare. Semnalul trece prin rețea prin toate computerele, reflectându-se de la terminatoarele de capăt.

Diagrama topologiei rețelei de tip „bus”.

Topologia „bus” este generată de o structură liniară de conexiuni între noduri. Această topologie poate fi implementată în hardware, de exemplu, prin instalarea a două adaptoare de rețea pe computerele centrale. Pentru a preveni reflectarea semnalului, terminatoarele care absorb semnalul trebuie instalate la capetele cablului.

Într-o rețea cu topologie de magistrală, computerele adresează date unui anumit computer, transmițându-le de-a lungul cablului sub formă de semnale electrice - adrese MAC hardware. Pentru a înțelege procesul de interacțiune cu computerul prin intermediul unui autobuz, trebuie să înțelegeți următoarele concepte:

• transmiterea semnalului
• reflexia semnalului
• Terminator

1. Transmisia semnalului

Datele sub formă de semnale electrice sunt transmise la toate calculatoarele din rețea; totuși, numai cel a cărui adresă se potrivește cu adresa destinatarului criptată în aceste semnale primește informații. Mai mult, în orice moment, un singur computer poate transmite. Deoarece datele sunt transmise în rețea de un singur computer, performanța acestuia depinde de numărul de calculatoare conectate la magistrală. Cu cât sunt mai multe, adică. Cu cât sunt mai multe computere care așteaptă să transfere date, cu atât rețeaua este mai lentă. Cu toate acestea, pentru a deriva o relație directă între debitului rețeaua și numărul de computere din ea este imposibil. Deoarece, pe lângă numărul de computere, performanța rețelei este influențată de mulți factori, printre care:

• caracteristici hardware calculatoare din rețea
• frecvența cu care computerele transmit date
• tipul de aplicații de rețea care rulează
• tip cablu de rețea
• distanța dintre calculatoarele din rețea

Autobuzul este o topologie pasivă. Aceasta înseamnă că computerele „ascultă” doar datele transmise prin rețea, dar nu le mută de la expeditor la destinatar. Prin urmare, dacă unul dintre computere eșuează, nu va afecta funcționarea celorlalte. În topologiile active, calculatoarele regenerează semnalele și le transmit prin rețea.

2. Reflexia semnalului

Datele sau semnalele electrice circulă în întreaga rețea - de la un capăt la altul al cablului. Dacă nu se iau măsuri speciale, semnalul care ajunge la capătul cablului va fi reflectat și nu va permite altor computere să transmită. Prin urmare, după ce datele ajung la destinație, semnalele electrice trebuie stinse.

3. Terminator

Pentru a preveni reflectarea semnalelor electrice, fișe (terminatoare) sunt instalate la fiecare capăt al cablului pentru a absorbi aceste semnale. Toate capetele cablului de rețea trebuie conectate la ceva, cum ar fi un computer sau un conector cilindric - pentru a crește lungimea cablului. Un terminator trebuie conectat la orice capăt liber (nu conectat la nimic) al cablului pentru a preveni reflectarea semnalelor electrice.

Instalarea terminatorului

Integritatea rețelei poate fi compromisă dacă un cablu de rețea se rupe atunci când este întrerupt fizic sau când unul dintre capete este deconectat. De asemenea, este posibil să nu existe terminatoare la unul sau mai multe capete ale cablului, ceea ce duce la reflectarea semnalelor electrice în cablu și la terminarea rețelei. Rețeaua „cade”. Calculatoarele înșiși din rețea rămân pe deplin funcționale, dar atâta timp cât segmentul este rupt, nu pot comunica între ele.

Această topologie de rețea are avantaje și dezavantaje.

D avantaje topologii de magistrala:

• timp scurt de configurare a rețelei
• cost redus (necesită mai puțin cablu și dispozitive de rețea)
• ușurință de configurare
• Eșecul unei stații de lucru nu afectează funcționarea rețelei

Defecte topologii de magistrala:

• astfel de rețele sunt greu de extins (creșteți numărul de calculatoare din rețea și numărul de segmente - secțiuni individuale de cablu care le conectează).
• Deoarece magistrala este partajată, doar unul dintre computere poate transmite o dată.
• „Magistrala” este o topologie pasivă - computerele „ascultă” doar cablul și nu pot restaura semnalele care sunt atenuate în timpul transmisiei prin rețea.
• Fiabilitatea unei rețele cu topologie magistrală este scăzută. Când semnalul electric ajunge la capătul cablului, acesta (cu excepția cazului în care se iau măsuri speciale) este reflectat, perturbând funcționarea întregului segment de rețea.

Problemele inerente topologiei magistralei au dus la faptul că aceste rețele în prezent nu sunt utilizate practic.

Topologia rețelei de magistrală este cunoscută ca topologie logică Ethernet de 10 Mbps.

2.2 Topologia de bază a rețelei în stea

Într-o topologie în stea, toate computerele sunt conectate la o componentă centrală numită hub. Fiecare computer este conectat la rețea folosind un cablu de conectare separat. Semnalele de la computerul care transmite călătoresc prin hub către toți ceilalți.

Există întotdeauna un centru în „stea” prin care trece orice semnal din rețea. Funcțiile verigii centrale sunt îndeplinite prin special dispozitive de rețea, iar transmisia semnalului în ele poate decurge în moduri diferite: în unele cazuri, dispozitivul trimite date către toate nodurile, cu excepția nodului de trimitere, în altele, dispozitivul analizează nodului căruia îi sunt destinate datele și le trimite numai acestuia.

Această topologie a apărut în zorii zilei tehnologia calculatoarelor, când calculatoarele erau conectate la un computer central, principal.

Diagrama topologiei rețelei în stea

Avantaje tipologii „stea”:

• eșecul unei stații de lucru nu afectează funcționarea întregii rețele în ansamblu
• scalabilitate bună a rețelei
• depanare ușoară și întreruperi de rețea
• performanță ridicată a rețelei (supus proiectării adecvate)
• opțiuni flexibile de administrare

Defecte tipologii „stea”:

• defectarea hub-ului central va duce la inoperabilitatea rețelei (sau a segmentului de rețea) în ansamblu
• conectarea în rețea necesită adesea mai mult cablu decât majoritatea celorlalte topologii
• numărul finit de stații de lucru dintr-o rețea (sau segment de rețea) este limitat de numărul de porturi din hub-ul central.

Una dintre cele mai comune topologii deoarece este ușor de întreținut. Folosit în principal în rețelele în care purtătorul este un cablu torsadat. UTP categoria 3 sau 5. (Categorii de cabluri torsadate, care sunt numerotate de la 1 la 7 și determină domeniul efectiv de frecvență. Un cablu de categorie superioară conține de obicei mai multe perechi de fire și fiecare pereche are mai multe spire pe unitate de lungime).

Topologia stea este reflectată în Tehnologii rapide Ethernet6.

2.3 Topologia de bază a rețelei inelare

Într-o topologie inel, calculatoarele sunt conectate la un cablu care formează un inel. Prin urmare, cablul pur și simplu nu poate avea un capăt liber la care trebuie conectat un terminator. Semnalele sunt transmise de-a lungul inelului într-o singură direcție și trec prin fiecare computer. Spre deosebire de topologia magistrală pasivă, aici fiecare computer acționează ca un repetor, amplificând semnalele și transmițându-le către următorul computer. Prin urmare, dacă un computer eșuează, întreaga rețea nu mai funcționează.

Diagrama rețelei de inel

Funcționarea unei topologii cu inel închis se bazează pe trecerea de simboluri.

Un token este un pachet de date care permite unui computer să transmită date în rețea.

Tokenul este transmis secvenţial, de la un computer la altul, până când cel care „doreşte” să transfere datele îl primeşte. Un computer care dorește să înceapă o transmisie „captează” jetonul, îl modifică, pune adresa destinatarului în date și îl trimite în jurul inelului către destinatar.

Datele trec prin fiecare computer până ajung la cel a cărui adresă se potrivește cu adresa destinatarului specificată în date. După aceasta, computerul receptor trimite un mesaj celui care transmite, confirmând că datele au fost primite. După ce a primit confirmarea, computerul expeditor creează un nou token și îl returnează în rețea.

La prima vedere, se pare că transferul markerului durează mult, dar de fapt markerul se mișcă aproape cu viteza luminii. Într-un inel cu diametrul de 200 de metri, markerul poate circula cu o frecvență de 10.000 de rotații pe secundă.

Avantaje topologie inel:

• ușurință de instalare
• absența aproape completă a echipamentelor suplimentare
• posibilitatea de funcționare stabilă fără o scădere semnificativă a vitezei de transfer de date în condiții de sarcină mare a rețelei, deoarece utilizarea unui simbol elimină posibilitatea de coliziuni.

Defecte topologie inel:

• defectarea unei stații de lucru și alte probleme (ruperea cablului) afectează performanța întregii rețele
• complexitatea configurarii si setarii
• dificultate în depanare

Este utilizat pe scară largă în rețelele de fibră optică. Folosit în standardele FDDI8, Token ring9.

3. Alte posibile topologii de rețea

Rețelele reale de calculatoare se extind și se modernizează constant. Prin urmare, o astfel de rețea este aproape întotdeauna hibridă, adică topologia sa este o combinație a mai multor topologii de bază. Este ușor de imaginat topologii hibride care sunt o combinație de stea și magistrală, sau inel și stea.

3.1 Topologie de rețea arborescentă

Topologia arborelui poate fi considerată ca o unire a mai multor „stele”. Această topologie este cea mai populară astăzi la construirea rețelelor locale.

Diagrama topologiei rețelei arborescente

Într-o topologie de arbore, există o rădăcină a copacului din care cresc ramuri și frunze.

Un arbore poate fi activ sau adevărat și pasiv. Cu un arbore activ, calculatoarele centrale sunt situate în centrele combinării mai multor linii de comunicație, iar cu un arbore pasiv, există concentratoare (hub-uri).

Figura 6 - Diagrama topologiei rețelei arbore active

Figura 7 - Diagrama topologiei rețelei arborescente pasive

3.2 Topologii de rețea combinate

Topologiile combinate sunt destul de des folosite, printre ele cele mai comune fiind star-bus și star-ring.

O topologie stea-bus folosește o combinație de o magistrală și o stea pasivă.

Schema unei topologii combinate de rețea stea-bus

Atât computerele individuale, cât și segmentele întregi de magistrală sunt conectate la hub. De fapt, este implementată o topologie de magistrală fizică care include toate computerele din rețea. În această topologie pot fi utilizate mai multe hub-uri, interconectate și formând așa-numita coloană vertebrală, magistrală de suport. Calculatoare separate sau segmente de magistrală sunt conectate la fiecare dintre hub-uri. Rezultatul este un copac cu anvelope stea. Astfel, utilizatorul poate combina în mod flexibil avantajele topologiilor de magistrală și stea și, de asemenea, poate schimba cu ușurință numărul de calculatoare conectate la rețea. Din punct de vedere al distribuției informațiilor, această topologie este echivalentă cu o magistrală clasică.

În cazul unei topologii stea-ring, nu computerele în sine sunt unite într-un inel, ci hub-uri speciale, la care calculatoarele la rândul lor sunt conectate folosind linii de comunicație duble în formă de stea.

Schema unei topologii de rețea combinată în stea

În realitate, toate calculatoarele din rețea sunt incluse într-un inel închis, deoarece în interiorul hub-urilor liniile de comunicație formează o buclă închisă (așa cum se arată în Figura 9). Această topologie face posibilă combinarea avantajelor topologiilor în stea și inel. De exemplu, hub-urile vă permit să colectați toate punctele de conectare a cablurilor de rețea într-un singur loc. Dacă vorbim despre diseminarea informației, această topologie este echivalentă cu un inel clasic.

3.3 Topologia rețelei „Grid”.

În cele din urmă, trebuie menționată o topologie mesh sau mesh, în care toate sau multe computere și alte dispozitive sunt conectate direct între ele (Figura 10).

Figura 10 - Diagrama topologiei rețelei

Această topologie este extrem de fiabilă - dacă vreun canal este întrerupt, transferul de date nu se oprește, deoarece sunt posibile mai multe rute pentru livrarea informațiilor. Topologiile mesh (de cele mai multe ori nu complete, dar parțiale) sunt utilizate acolo unde este necesar să se asigure toleranța maximă la erori de rețea, de exemplu, la conectarea mai multor secțiuni ale unei rețele mari de întreprindere sau la conectarea la Internet, deși, desigur, aveți pentru a plăti pentru asta: consumul de cablu crește semnificativ, echipamentele de rețea și configurarea acestuia devin mai complicate.

În prezent, marea majoritate a rețelelor moderne utilizează o topologie în stea sau o topologie hibridă, care este o amalgamare a mai multor stele (de exemplu, o topologie arborescentă) și o metodă de transmisie CSMA/CD (acces multiplu cu sens de purtător). detectarea coliziunilor) .

Fragment rețea de calculatoare

Un fragment al unei rețele de calculatoare include principalele tipuri de echipamente de comunicație utilizate astăzi pentru a forma rețele locale și a le conecta prin conexiuni globale între ele. Pentru a construi conexiuni locale între computere, acestea sunt utilizate tipuri diferite sisteme de cabluri, adaptoare de rețea, hub-uri repetitoare, poduri, comutatoare și routere. Pentru a conecta rețelele locale la conexiuni globale, se folosesc ieșiri speciale (porturi WAN) ale podurilor și routerelor, precum și echipamente de transmisie de date pe linii lungi - modemuri (când se lucrează pe linii analogice) sau dispozitive care se conectează la canale digitale(TA – adaptoare terminale rețele ISDN, dispozitive de service pentru canale digitale dedicate precum CSU/DSU etc.).

Sub topologie(aspect, configurație, structură) a unei rețele de calculatoare se referă de obicei la aranjarea fizică a calculatoarelor din rețea unul față de unul și modul în care acestea sunt conectate prin linii de comunicație. Este important de menționat că conceptul de topologie se referă în primul rând la rețelele locale, în care structura conexiunilor poate fi urmărită cu ușurință. În rețelele globale, structura conexiunilor este de obicei ascunsă utilizatorilor și nu este foarte importantă, deoarece fiecare sesiune de comunicare poate fi realizată pe propria cale.
Topologia determină cerințele pentru echipament, tipul de cablu utilizat, metodele posibile și cele mai convenabile de gestionare a schimbului, fiabilitatea funcționării și posibilitățile de extindere a rețelei.

Există trei topologii principale de rețea:

1. magistrală de topologie de rețea(autobuz), în care toate calculatoarele sunt conectate în paralel la o linie de comunicație și informațiile de la fiecare computer sunt transmise simultan către toate celelalte calculatoare (Fig. 1);

2. Topologie de rețea în stea(stea), în care alte calculatoare periferice sunt conectate la un computer central, fiecare dintre ele folosind propria sa linie de comunicație separată (Fig. 2);

3. Inel de topologie de rețea(ring), în care fiecare computer transmite întotdeauna informații doar unui singur computer următor în lanț și primește informații numai de la computerul anterior din lanț, iar acest lanț este închis într-un „inel” (Fig. 3).

Orez. 1. Topologia rețelei „bus”

Orez. 2. Topologie de rețea în stea

Orez. 3. Topologia rețelei „ring”

În practică, sunt adesea folosite combinații ale topologiei de bază, dar majoritatea rețelelor sunt concentrate pe aceste trei. Să luăm acum în considerare pe scurt caracteristicile topologiei de rețea enumerate.

Topologie magistrală(sau, așa cum este numit și „autobuz comun”), prin însăși structura sa, permite identitatea echipamentelor de rețea ale computerelor, precum și egalitatea tuturor abonaților. Cu o astfel de conexiune, computerele pot transmite doar pe rând, deoarece există o singură linie de comunicație. În caz contrar, informațiile transmise vor fi distorsionate ca urmare a suprapunerii (conflict, coliziune). Astfel, magistrala implementează un mod de schimb semi-duplex (în ambele direcții, dar pe rând și nu simultan).
În topologia „autobuz”, nu există un abonat central prin care să fie transmisă toate informațiile, ceea ce îi crește fiabilitatea (la urma urmei, dacă vreun centru eșuează, întregul sistem controlat de acest centru încetează să funcționeze). Adăugarea de noi abonați la autobuz este destul de simplă și este de obicei posibilă chiar și în timp ce rețeaua funcționează. În cele mai multe cazuri, o magistrală necesită o cantitate minimă de cablu de conectare în comparație cu alte topologii. Cu toate acestea, trebuie să țineți cont de faptul că fiecare computer (cu excepția celor două exterioare) are două cabluri, ceea ce nu este întotdeauna convenabil.
Deoarece rezolvarea posibilelor conflicte în acest caz revine echipamentului de rețea al fiecărui abonat individual, echipamentul adaptorului de rețea cu topologia „autobuz” este mai complicat decât cu alte topologii. Cu toate acestea, datorită utilizării pe scară largă a rețelelor cu topologie „autobuz” (Ethernet, Arcnet), costul echipamentelor de rețea nu este prea mare.
Autobuzul nu se teme de defecțiunile computerelor individuale, deoarece toate celelalte computere din rețea pot continua să facă schimb în mod normal. Poate părea că magistrala nu este deteriorată și cablul este rupt, deoarece în acest caz avem două autobuze complet funcționale. Cu toate acestea, datorită particularităților propagării semnalelor electrice pe linii lungi de comunicație, este necesar să se prevadă includerea la capetele magistralei a dispozitivelor speciale - terminatoare, prezentate în Fig. 1 sub formă de dreptunghiuri. Fără includerea de terminatoare, semnalul este reflectat de la capătul liniei și este distorsionat, astfel încât comunicarea prin rețea devine imposibilă. Deci, dacă cablul este rupt sau deteriorat, coordonarea liniei de comunicație este întreruptă, iar comunicarea se oprește chiar și între acele computere care rămân conectate între ele. Un scurtcircuit în orice punct al cablului de magistrală dezactivează întreaga rețea. Orice defecțiune a echipamentelor de rețea de pe magistrală este foarte dificil de localizat, deoarece toate adaptoarele sunt conectate în paralel și nu este atât de ușor de înțeles care dintre ele a eșuat.
La trecerea printr-o linie de comunicație a unei rețele cu topologie „autobuz”, semnalele de informații sunt slăbite și nu sunt reînnoite în niciun fel, ceea ce impune restricții stricte asupra lungimii totale a liniilor de comunicație; în plus, fiecare abonat poate primi semnale de diferite niveluri din retea in functie de distanta pana la abonatul care transmite. Acest lucru impune cerințe suplimentare pentru nodurile de recepție ale echipamentelor de rețea. Pentru a crește lungimea unei rețele cu o topologie „autobuz”, sunt adesea folosite mai multe segmente (fiecare dintre ele fiind o magistrală), conectate între ele folosind actualizatoare de semnal speciale - repetoare.
Cu toate acestea, o astfel de creștere a lungimii rețelei nu poate dura la infinit, deoarece există și limitări asociate cu viteza finită de propagare a semnalului de-a lungul liniilor de comunicație.

Topologie în stea- aceasta este o topologie cu un centru clar desemnat la care sunt conectați toți ceilalți abonați. Tot schimbul de informații are loc exclusiv prin intermediul computerului central, care în acest fel pune o sarcină foarte grea, prin urmare nu poate face altceva decât prin rețea. Este clar că echipamentul de rețea al abonatului central trebuie să fie semnificativ mai complex decât echipamentul abonaților periferici. În acest caz, nu este nevoie să vorbim despre drepturi egale pentru abonați. De regulă, computerul central este cel mai puternic și îi sunt atribuite toate funcțiile pentru gestionarea schimbului. În principiu, nu sunt posibile conflicte într-o rețea cu topologie stea, deoarece managementul este complet centralizat, nu există niciun motiv de conflict.
Dacă vorbim despre rezistența vedetei la defecțiunile computerului, atunci defecțiunea unui computer periferic nu afectează în niciun fel funcționarea părții rețelei care rămâne, dar orice defecțiune a computerului central face rețeaua complet inoperabilă. Prin urmare, trebuie luate măsuri speciale pentru a îmbunătăți fiabilitatea computerului central și a echipamentelor sale de rețea. O întrerupere a oricărui cablu sau un scurtcircuit în acesta într-o topologie în stea întrerupe comunicarea cu un singur computer și toate celelalte computere pot continua să funcționeze normal.
Pe declinarea din autobuz, în stea sunt doar doi abonați pe fiecare linie de comunicație: cea centrală și unul dintre cei periferici. Cel mai adesea, pentru a le conecta sunt folosite două linii de comunicație, fiecare transmite informații într-o singură direcție. Astfel, există un singur receptor și un transmițător pe fiecare legătură de comunicație. Toate acestea simplifică semnificativ instalarea în rețea în comparație cu o magistrală și elimină nevoia de a utiliza terminatoare externe suplimentare. Problema atenuării semnalului într-o linie de comunicație se rezolvă și mai ușor într-o „stea” decât într-o „autobuz”, deoarece fiecare receptor primește întotdeauna un semnal de același nivel. Un dezavantaj serios al topologiei stea este limitarea strictă a numărului de abonați. De obicei, abonatul central poate deservi nu mai mult de 8-16 abonați periferici. Dacă în aceste limite este destul de ușor să conectați noi abonați, atunci dacă aceștia sunt depășiți este pur și simplu imposibil. Adevărat, uneori o stea oferă posibilitatea de extindere, adică conectarea unui alt abonat central în locul unuia dintre abonații periferici (rezultatul este o topologie a mai multor stele interconectate).
Steaua prezentată în fig. 2, se numește o stea activă sau reală. Există, de asemenea, o topologie numită stea pasivă, care este doar superficial similară cu o stea (Fig. 4). În acest moment este mult mai răspândită decât steaua activă. Este suficient să spunem că este folosit în cea mai populară rețea Ethernet astăzi.

Orez. 4. Topologie stea pasivă

Centrul unei rețele cu această topologie nu conține un computer, ci un concentrator, sau hub, care îndeplinește aceeași funcție ca un repetor. Reînnoiește semnalele primite și le transmite către alte linii de comunicație. Deși modelul de cablare este similar cu o stea adevărată sau activă, de fapt avem de-a face cu o topologie de magistrală, deoarece informațiile de la fiecare computer sunt transmise simultan către toate celelalte computere și nu există un abonat central. Desigur, o stea pasivă este mai scumpă decât un autobuz obișnuit, pentru că în acest caz ai nevoie și de un hub. Cu toate acestea, oferă o serie de caracteristici suplimentare asociate cu beneficiile vedetei. De aceea, recent, steaua pasivă înlocuiește din ce în ce mai mult steaua reală, care este considerată o topologie nepromițătoare.
De asemenea, este posibil să se distingă un tip intermediar de topologie între o stea activă și pasivă. În acest caz, hub-ul nu numai că transmite semnalele, dar gestionează și schimbul, dar nu ia parte la schimbul în sine.
Mare avantaj de stea(atât activ cât și pasiv) este că toate punctele de conectare sunt colectate într-un singur loc. Acest lucru vă permite să monitorizați cu ușurință funcționarea rețelei, să localizați defecțiunile rețelei prin simpla deconectare a anumitor abonați de la centru (ceea ce este imposibil, de exemplu, în cazul unui autobuz) și, de asemenea, să limitați accesul persoanelor neautorizate la punctele de conectare vitale. pentru retea. În cazul unei stele, fiecare abonat periferic poate fi abordat fie de un cablu (care transmite în ambele sensuri), fie de două cabluri (fiecare dintre ele transmite într-o singură direcție), situația a doua fiind mai frecventă. Un dezavantaj comun pentru întreaga topologie stea este că consumul de cablu este semnificativ mai mare decât în ​​cazul altor topologii. De exemplu, dacă computerele sunt situate pe o linie (ca în Fig. 1), atunci când alegeți o topologie „stea” veți avea nevoie de mai multe ori mai multe cabluri decât cu o topologie „autobuz”. Acest lucru poate afecta semnificativ costul întregii rețele în ansamblu.

Topologie inel este o topologie în care fiecare calculator este conectat prin linii de comunicație doar la alte două: de la unul primește doar informații, iar la celălalt doar transmite. Pe fiecare linie de comunicație, ca și în cazul unei stele, există un singur emițător și un receptor. Acest lucru vă permite să evitați utilizarea terminatoarelor externe. O caracteristică importantă a inelului este că fiecare computer transmite (reînnoiește) semnalul, adică acționează ca un repetor, prin urmare atenuarea semnalului în întregul inel nu contează, doar atenuarea dintre calculatoarele vecine ale inelului este importantă. În acest caz, nu există un centru clar definit; toate computerele pot fi la fel. Cu toate acestea, destul de des este alocat un abonat special în șprot care gestionează schimbul sau controlează schimbul. Este clar că prezența unui astfel de abonat de control reduce fiabilitatea rețelei, deoarece eșecul acesteia va paraliza imediat întregul schimb.
Strict vorbind, computerele dintr-un șprot nu sunt complet egale (spre deosebire de, de exemplu, o topologie de magistrală). Unii dintre ei primesc în mod necesar informații de la computerul care transmite în acest moment mai devreme, în timp ce alții - mai târziu. Pe această caracteristică a topologiei se bazează metodele de control al schimbului de rețea, special concepute pentru „inel”. În aceste metode, dreptul la următoarea transmisie (sau, după cum se spune, de a prelua rețeaua) trece secvenţial următorului computer din cerc.
Conectarea noilor abonați la „ring” este de obicei complet nedureroasă, deși necesită o oprire obligatorie a întregii rețele pe durata conexiunii. Ca și în cazul topologiei „autobuz”, numărul maxim de abonați într-un șprot poate fi destul de mare (până la o mie sau mai mult). Topologia inelului este de obicei cea mai rezistentă la supraîncărcări; asigură o funcționare fiabilă cu cele mai mari fluxuri de informații transmise prin rețea, deoarece, de regulă, nu există conflicte (spre deosebire de magistrală) și nu există un abonat central (spre deosebire de o stea).
Deoarece semnalul din șprot trece prin toate computerele din rețea, eșecul a cel puțin unuia dintre ele (sau instalarea sa în rețea) perturbă funcționarea întregii rețele în ansamblu. La fel, orice întrerupere sau scurtcircuit în fiecare dintre cablurile inelare face ca întreaga rețea să fie imposibil de operat. Inelul este cel mai vulnerabil la deteriorarea cablului, prin urmare această topologie implică de obicei așezarea a două (sau mai multe) linii de comunicație paralele, dintre care una este în rezervă.
În același timp, marele avantaj al inelului este că retransmisia semnalelor de către fiecare abonat face posibilă creșterea semnificativă a dimensiunii întregii rețele în ansamblu (uneori până la câteva zeci de kilometri). Inelul este relativ superior oricărei alte topologii.

Dezavantaj inele (în comparație cu o stea) se poate considera că la fiecare computer din rețea trebuie conectate două cabluri.

Uneori, o topologie în inel se bazează pe două linii de comunicație în inel care transmit informații în direcții opuse. Scopul unei astfel de soluții este de a crește (ideal, dubla) viteza de transfer a informațiilor. În plus, dacă unul dintre cabluri este deteriorat, rețeaua poate funcționa cu un alt cablu (deși viteza maximă va scădea).
Pe lângă cele trei topologii principale, de bază luate în considerare, este adesea folosită și topologia rețelei. copac" (copac), care poate fi considerată ca o combinaţie a mai multor stele. Ca și în cazul unei stele, un arbore poate fi activ sau real (Fig. 5) și pasiv (Fig. 6). Cu un arbore activ, calculatoarele centrale sunt situate în centrele combinării mai multor linii de comunicație, iar cu un arbore pasiv, există concentratoare (hub-uri).

Orez. 5. Topologie „Arborele activ”.

Orez. 6. Topologie „Arborele pasiv”. K - concentratoare

Topologiile combinate sunt, de asemenea, folosite destul de des, de exemplu stelar-bus, star-ring.

Ambiguitatea conceptului de topologie.

Topologia rețelei determină nu numai locația fizică a computerelor, ci, mult mai important, natura conexiunilor dintre acestea, caracteristicile de propagare a semnalului în întreaga rețea. Este natura conexiunilor care determină gradul de toleranță la erori a rețelei, complexitatea necesară a echipamentelor de rețea, cea mai adecvată metodă de gestionare a schimbului, tipurile posibile de medii de transmisie (canale de comunicație), dimensiunea admisă a rețeaua (lungimea liniilor de comunicație și numărul de abonați), necesitatea coordonării electrice și multe altele.
Când oamenii se gândesc la topologia rețelei în literatură, ei pot avea în vedere patru concepte complet diferite care se referă la niveluri diferite. arhitectura de retea:

1. Topologie fizică (adică dispunerea computerelor și rutarea cablurilor). În acest conținut, de exemplu, o stea pasivă nu este diferită de o stea activă, motiv pentru care este adesea numită pur și simplu „stea”.

2. Topologie logică (adică structura conexiunilor, natura propagării semnalului prin rețea). Aceasta este probabil cea mai corectă definiție a topologiei.

3. Topologia de control al schimburilor (adică principiul și succesiunea transferului dreptului de a delecta rețeaua între computere individuale).

4. Topologia informației (adică direcția fluxurilor de informații transmise prin rețea).

De exemplu, o rețea cu o topologie fizică și logică „magistrală” poate, ca metodă de gestionare, să utilizeze transmisia prin releu a dreptului de a ocupa rețeaua (adică să fie un inel în acest conținut) și să transmită simultan toate informațiile printr-unul dedicat. computer (fii o vedetă în acest conținut).

Puțini oameni sunt familiarizați cu termenul de topologii de rețea, dar utilizatorul mediu de computer încă mai are conceptul de rețea locală. Deci topologiile de rețea sunt instrumente care determină munca creată retele de calculatoare, permițându-vă să operați simultan informații prin mai multe mașini.

Să aruncăm o privire mai atentă asupra conceptului de topologii de rețea în acest articol și, de asemenea, să aflăm de ce sunt necesare, unde și cum să le folosim corect, ce tipuri de aceste instrumente există, cu ce caracteristici pozitive și negative sunt înzestrate.

Topologii de rețea - Introducere

Rețelele locale de calculatoare nu pot funcționa fără dispozitive speciale de rețea. Adesea mai mult de două computere sunt implicate într-o singură rețea, adesea cinci, zece, douăzeci, există rețele care unesc corporații întregi. Sunt conectate între ele printr-un fel de linie de comunicare. Interacțiunea mașinilor conectate la rețea poate fi diferită. Este posibil să combinați mai multe dispozitive într-unul singur prin crearea mai multor tipuri de rețele:

• inelar;
• înstelat;
• obosi;
• ierarhic;
• arbitrar.

Printre specialiștii IT, crearea unor astfel de rețele se numește topologii. Acesta este un set de instrumente fizic care este aplicabil pentru crearea de rețele locale. În plus, există și topologii logice.

Topologiile fizice și logice funcționează independent și nu se suprapun. Dacă cele fizice sunt responsabile pentru geometria rețelei, atunci cele logice sunt implicate în redistribuirea fluxurilor de date între diferitele noduri ale rețelei create și determină cel mai mult metoda eficienta transmiterea datelor.

Atât topologiile fizice, cât și cele logice au atât avantaje, cât și dezavantaje, așa că în timpurile moderne sunt folosite în mod egal. Mai jos vom lua în considerare principalele caracteristici ale fiecărui tip de topologie de rețea și vom afla care este esența lor fundamentală.

Caracteristicile topologiei magistralei: principiul de funcționare

Dacă se folosește un canal mono liniar la transmiterea datelor electronice de la un computer la altul, aceasta înseamnă că topologia magistralei rețelei este implicată în lucru. La capetele canalului mono sunt instalate așa-numitele terminatoare speciale. Calculatoarele personale care participă la rețea sunt conectate la rețeaua comună printr-un conector în formă de T în contact cu un canal mono linie comun.

Datele electronice ajung la terminatoare și ajung simultan la toate nodurile rețelei, dar trebuie acceptate pentru a fi luate în considerare documente electronice Numai computerul căruia i-a fost destinat mesajul poate. Semnalul de transmisie principal este captat de fiecare computer implicat în rețea, prin urmare, mediul electronic de transmisie a datelor este o componentă comună a rețelei.

Topologia magistralei a câștigat popularitate pe scară largă cu capabilitățile avansate ale arhitecturii Ethernet.

Principalele avantaje ale topologiei magistralei sunt următoarele:

• ușurință de configurare, configurație clară a rețelei create;
• reteaua nu este intrerupta in cazul in care mai multe calculatoare incluse in ea se defecteaza, ceea ce inseamna ca este rezistenta la tot felul de probleme informatice.

Principalele dezavantaje ale tipologiei anvelopelor sunt:

• lungimea cablului de rețea care urmează să fie așezat este limitată, iar numărul de echipamente informatice incluse în rețea este, de asemenea, limitat;
• întreaga rețea depinde de sănătatea canalului mono; dacă are de suferit, întreaga rețea are de suferit; este adesea foarte dificil să găsești un punct de defecțiune într-o rețea de magistrală, mai ales când toate componentele sale sunt izolate.

Caracteristicile topologiei în stea: principiul de funcționare

Când se creează o rețea de tip stea, fiecare individ Calculator personal se conectează la un așa-numit hub sau concentrator. Datorită acestui fapt, se creează o conexiune paralelă a tuturor unităților de computer incluse în rețea. Aceste componente sunt principalele legături de conectare care permit comunicarea între calculatoarele incluse în rețea.

Această rețea folosește, de asemenea, un câmp de informații comun, adică informațiile sunt trimise către toate nodurile de comunicație, dar pot fi primite doar de o secțiune pentru care a fost trimisă inițial.

Principalele avantaje ale rețelei stele:

• ușor de configurat și conectat echipamente informatice noi;
• la fel ca o rețea de autobuz, este rezistent la defecțiuni ale computerelor conectate la rețea;
• permite gestionarea centralizată a tuturor unităților conectate.

Principalele dezavantaje ale tipologiei stelei:

• consum mare de cablu de rețea în timpul instalării;
• Funcționarea defectuoasă a unui hub sau concentrator duce la o defecțiune a întregului lanț de transmisie electronică a datelor.

O rețea stea poate fi bazată și pe un hub central. Se referă la un instrument inteligent care conectează anumite unități de computer incluse în rețea. Principiul funcționării ieșire-intrare face posibilă să nu se folosească un câmp de informații comun pentru toate unitățile, ci să se precizeze transferul de informații dintr-un punct în altul, al treilea, al patrulea... Se dovedește că fiecare computer, pe lângă hub-uri, este, de asemenea, conectat la un hub central, dacă apare o defecțiune în cadrul rețelei, atunci întreaga rețea nu are de suferit. În cazul unei avarii, punctul de eroare se deconectează spontan de la rețea, ceea ce vă permite să îl găsiți rapid și să eliminați toate defectele de funcționare.

Instalarea unei astfel de rețele necesită o cantitate mare de cablu de rețea, dar eficiența funcționării acesteia merită.

Tipologia stelei poate fi și un fel de copac, care este o combinație de mai multe stele. În funcție de împletire, se distinge starea activă a rețelei, starea pasivă sau adevărată. În funcție de stare, fie hub-uri cu concentratoare, fie computere centrale sunt folosite pentru a crea conexiuni între unitățile computerizate incluse în rețea.

Dacă se alege un computer central, atunci puteți crea o rețea cu adevărat fiabilă și productivă, dar nu una ieftină. Dacă utilizați hub-uri cu concentratoare, va costa de câteva ori mai puțin, dar indicatorul de performanță va fi semnificativ mai mic.

Caracteristicile topologiei inelare: principiul de funcționare

Topologia inel implică conectarea directă a tuturor canalelor de rețea într-un lanț neîntrerupt. Asta nu înseamnă că este un cerc tipic. Esența unei rețele de inel este că ieșirea unei unități de computer și intrarea alteia sunt folosite pentru a transmite date electronice. Mișcarea informațiilor are loc într-un singur flux. Dacă există informații la ieșire și nu este primită la intrare, atunci este returnată din nou la ieșire cu o încercare ulterioară de a ajunge la intrare. Adică, informațiile se deplasează întotdeauna pe aceeași rută de la expeditor la destinatar și înapoi.

Un inel logic tinde să se închidă. Principalul avantaj al unei rețele de inel este că este foarte ușor de configurat. Dar nu este de încredere împotriva defecțiunilor neașteptate. Dacă există o defecțiune în circuit, inelul de date este întrerupt. Cel mai adesea, în practică, specialiștii IT implementează proiecte cu o tipologie de inel modificată.

Soluții combinate pentru crearea rețelelor locale de calculatoare

Pentru a asigura fiabilitatea rețelei, în practică sunt adesea folosite combinații de topologii de bază ale rețelei. Cele mai utilizate sunt topologiile stea-bus sau star-ring. Care este rezultatul combinării mai multor instrumente la realizarea rețelelor locale de calculatoare? Răspunsul aici este clar - asigurarea fiabilității rețelei, rezistența la defecțiuni și absența respectării obligatorii a principiului transmiterii informațiilor de-a lungul lanțului, ceea ce simplifică munca atunci când apar defecte în rețea.

În același timp, atât principiul de funcționare al rețelei în sine, cât și procesul de instalare a acesteia sunt simplificate.

Să rezumam

Acum cunoașteți principalele tipuri de topologii de rețea. Opțiunile prezentate în acest articol sunt cele mai tipice și utilizate în instalarea rețelelor moderne de calculatoare locale. Dar asta nu înseamnă că nu sunt utilizate topologii mai avansate; acestea sunt adesea dezvoltate pentru obiecte de serviciu specifice, de exemplu, cele științifice sau militare. Dar pentru aplicațiile civile tipice, topologiile de rețea discutate aici sunt destul de suficiente.

Topologiile existente au fost create de zeci de ani, așa că este logic să le folosim pe scară largă.

Introducere

1. Conceptul de topologie de rețea

2. Topologii de bază ale rețelei

2.3 Topologia de bază a rețelei inelare

3. Alte posibile topologii de rețea

3.1 Topologie de rețea arborescentă

3.2 Topologii de rețea combinate

3.3 Topologia rețelei „Grid”.

4. Polisemia conceptului de topologie

Concluzie

Bibliografie

Introducere

Astăzi este imposibil să ne imaginăm activitatea umană fără utilizarea rețelelor de calculatoare.

Rețeaua de calculatoare este un sistem distribuit de procesare a informațiilor format din cel puțin două computere care interacționează între ele folosindu-se mijloace speciale comunicatii.

În funcție de distanțarea computerelor și de scară, rețelele sunt împărțite în mod convențional în locale și globale.

Rețelele locale sunt rețele care au o infrastructură închisă înainte de a ajunge la furnizorii de servicii. Termenul „LAN” poate descrie atât o rețea de birouri mici, cât și o rețea mare la nivel de fabrică care acoperă câteva sute de hectare. Rețelele locale sunt de obicei implementate în cadrul unei anumite organizații, motiv pentru care sunt numite și rețele corporative.

Uneori se disting rețelele unei clase intermediare - un oraș sau o rețea regională, de exemplu. rețea într-un oraș, regiune etc.

Rețeaua globală acoperă regiuni geografice mari, incluzând atât rețele locale, cât și alte rețele și dispozitive de telecomunicații. Rețelele globale au aproape aceleași capacități ca și cele locale. Dar își extind domeniul de aplicare. Beneficiile utilizării rețelelor globale sunt limitate în primul rând de viteza de funcționare: rețele globale lucrează cu o viteză mai mică decât cele locale.

Dintre rețelele de calculatoare enumerate mai sus, ne vom îndrepta atenția către rețelele locale pentru a înțelege mai bine arhitectura rețelelor și metodele de transmitere a datelor. Și pentru aceasta trebuie să cunoașteți un lucru precum topologia rețelei.

1. Conceptul de topologie de rețea

Topologia este configurația fizică a unei rețele combinată cu caracteristicile sale logice. Topologia este un termen standard folosit pentru a descrie structura de bază a unei rețele. Înțelegând modul în care sunt utilizate diferite topologii, puteți determina ce capacități au diferitele tipuri de rețele.

Există două tipuri principale de topologii:

fizic

logic

Topologia logică descrie regulile de interacțiune a stațiilor din rețea la transmiterea datelor.

Topologia fizică determină modul în care mediile de stocare sunt conectate.

Termenul „topologie de rețea” descrie aranjarea fizică a computerelor, cablurilor și a altor componente de rețea. Topologia rețelei determină caracteristicile acesteia.

Alegerea unei anumite topologii afectează:

alcătuirea echipamentului de rețea necesar

caracteristicile echipamentelor de rețea

posibilități de extindere a rețelei

metoda de gestionare a rețelei

Configurația rețelei poate fi fie descentralizată (atunci când cablul „circulează” fiecare stație din rețea), fie centralizată (când fiecare stație este conectată fizic la un dispozitiv central care distribuie cadre și pachete între stații). Un exemplu de configurație centralizată este o stea cu stații de lucru situate la capetele brațelor sale. O configurație descentralizată este similară cu un lanț de alpiniști, în care fiecare are propria poziție în lanț și toată lumea este conectată împreună printr-o singură frânghie. Caracteristicile logice ale topologiei unei rețele determină ruta pe care o parcurge un pachet pe măsură ce se deplasează prin rețea.

Atunci când selectați o topologie, trebuie să luați în considerare faptul că aceasta asigură funcționarea fiabilă și eficientă a rețelei și gestionarea convenabilă a fluxurilor de date din rețea. De asemenea, este de dorit ca rețeaua să fie ieftină în ceea ce privește costul de creare și întreținere, dar, în același timp, ar rămâne oportunități pentru extinderea ei ulterioară și, de preferință, pentru tranziția la tehnologiile de comunicare de viteză mai mare. Aceasta nu este o sarcină ușoară! Pentru a o rezolva, trebuie să știți ce topologii de rețea există.

2. Topologii de bază ale rețelei

Există trei topologii de bază pe care sunt construite majoritatea rețelelor.

stea

inel

Dacă computerele sunt conectate de-a lungul unui singur cablu, topologia se numește „autobuz”. Când calculatoarele sunt conectate la segmente de cablu care provin dintr-un singur punct sau hub, topologia se numește topologie în stea. Dacă cablul la care sunt conectate calculatoarele este închis într-un inel, această topologie se numește inel.

Deși topologiile de bază în sine sunt simple, în realitate există adesea combinații destul de complexe care combină proprietățile mai multor topologii.

2.1 Topologia rețelei de magistrală

În această topologie, toate computerele sunt conectate între ele printr-un singur cablu (Figura 1).

Figura 1 - Diagrama topologiei rețelei de tip „bus”.

Într-o rețea cu topologie „magistrală”, calculatoarele adresează date unui anumit computer, transmițându-le de-a lungul cablului sub formă de semnale electrice - adrese MAC hardware. Pentru a înțelege procesul de interacțiune cu computerul prin intermediul unui autobuz, trebuie să înțelegeți următoarele concepte:

transmiterea semnalului

reflexia semnalului

Terminator

1. Transmisia semnalului

Datele sub formă de semnale electrice sunt transmise la toate calculatoarele din rețea; totuși, numai cel a cărui adresă se potrivește cu adresa destinatarului criptată în aceste semnale primește informații. Mai mult, în orice moment, un singur computer poate transmite. Deoarece datele sunt transmise în rețea de un singur computer, performanța acestuia depinde de numărul de calculatoare conectate la magistrală. Cu cât sunt mai multe, adică. Cu cât sunt mai multe computere care așteaptă să transfere date, cu atât rețeaua este mai lentă. Cu toate acestea, este imposibil să se obțină o relație directă între lățimea de bandă a rețelei și numărul de computere din aceasta. Deoarece, pe lângă numărul de computere, performanța rețelei este influențată de mulți factori, printre care:

caracteristicile hardware ale calculatoarelor din rețea

frecvența cu care computerele transmit date

tipul de aplicații de rețea care rulează

tip cablu de rețea

distanța dintre calculatoarele din rețea

Autobuzul este o topologie pasivă. Aceasta înseamnă că computerele „ascultă” doar datele transmise prin rețea, dar nu le mută de la expeditor la destinatar. Prin urmare, dacă unul dintre computere eșuează, nu va afecta funcționarea celorlalte. În topologiile active, calculatoarele regenerează semnalele și le transmit prin rețea.

2. Reflexia semnalului

Datele sau semnalele electrice circulă în întreaga rețea - de la un capăt la altul al cablului. Dacă nu se iau măsuri speciale, semnalul care ajunge la capătul cablului va fi reflectat și nu va permite altor computere să transmită. Prin urmare, după ce datele ajung la destinație, semnalele electrice trebuie stinse.

3. Terminator

Pentru a preveni reflectarea semnalelor electrice, fișe (terminatoare) sunt instalate la fiecare capăt al cablului pentru a absorbi aceste semnale (Figura 2). Toate capetele cablului de rețea trebuie conectate la ceva, cum ar fi un computer sau un conector cilindric - pentru a crește lungimea cablului. Un terminator trebuie conectat la orice capăt liber - neconectat - al cablului pentru a preveni reflectarea semnalelor electrice.

Figura 2 - Instalarea Terminator

Integritatea rețelei poate fi compromisă dacă un cablu de rețea se rupe atunci când este întrerupt fizic sau când unul dintre capete este deconectat. De asemenea, este posibil să nu existe terminatoare la unul sau mai multe capete ale cablului, ceea ce duce la reflectarea semnalelor electrice în cablu și la terminarea rețelei. Rețeaua „cade”. Calculatoarele înșiși din rețea rămân pe deplin funcționale, dar atâta timp cât segmentul este rupt, nu pot comunica între ele.

Această topologie de rețea are avantaje și dezavantaje. Avantajele includ:

timp scurt de configurare a rețelei

cost redus (necesită mai puțin cablu și dispozitive de rețea)

ușurință de configurare

Eșecul unei stații de lucru nu afectează funcționarea rețelei

Dezavantajele acestei topologii sunt următoarele.

astfel de rețele sunt greu de extins (creșteți numărul de calculatoare din rețea și numărul de segmente - secțiuni individuale de cablu care le conectează).

Deoarece magistrala este partajată, doar unul dintre computere poate transmite o dată.

„Magistrala” este o topologie pasivă - computerele „ascultă” doar cablul și nu pot restaura semnalele care sunt atenuate în timpul transmisiei prin rețea.

Fiabilitatea unei rețele cu topologie magistrală este scăzută. Când semnalul electric ajunge la capătul cablului, acesta (cu excepția cazului în care se iau măsuri speciale) este reflectat, perturbând funcționarea întregului segment de rețea.

Problemele inerente topologiei magistralei au dus la faptul că aceste rețele, atât de populare în urmă cu zece ani, acum practic nu sunt utilizate.

Topologia rețelei de magistrală este cunoscută ca topologie logică Ethernet de 10 Mbps.

2.2 Topologia de bază a rețelei în stea

Într-o topologie în stea, toate computerele sunt conectate prin segmente de cablu la o componentă centrală numită hub (Figura 3).

Semnalele de la computerul care transmite călătoresc prin hub către toți ceilalți.

Această topologie a apărut în primele zile ale calculului, când calculatoarele erau conectate la un computer principal, central.

Termenul de topologie descrie aranjarea fizică a computerelor, cablurilor și a altor componente de rețea.

Topologia este un termen standard folosit de profesioniști pentru a descrie aspectul de bază al unei rețele.

În plus față de termenul „topologie”, următoarele sunt, de asemenea, folosite pentru a descrie aspectul fizic:

Locatie fizica;

Aspect;

Diagramă;

Topologia rețelei determină caracteristicile acesteia. În special, alegerea unei anumite topologii afectează:

alcătuirea echipamentului de rețea necesar;

caracteristicile echipamentelor de rețea;

posibilități de extindere a rețelei;

metoda de gestionare a rețelei.

Pentru a partaja resurse sau pentru a efectua alte sarcini de rețea, computerele trebuie să fie conectate între ele. În acest scop, în cele mai multe cazuri, se folosește un cablu (mai puțin frecvent, rețele wireless - echipamente cu infraroșu). Cu toate acestea, simpla conectare a computerului la un cablu care conectează alte computere nu este suficientă. Diferite tipuri de cabluri, combinate cu diferite plăci de rețea, sisteme de operare în rețea și alte componente, necesită configurații diferite de computer.

Fiecare topologie de rețea impune un număr de condiții. De exemplu, poate dicta nu numai tipul de cablu, ci și modul în care este așezat.

Topologii de bază

• stea

  inel

Dacă computerele sunt conectate printr-un singur cablu, topologia se numește magistrală. Când calculatoarele sunt conectate la segmente de cablu care provin dintr-un singur punct sau hub, topologia se numește topologie în stea. Dacă cablul la care sunt conectate calculatoarele este închis într-un inel, această topologie se numește inel.

Obosi.

Topologia magistralei este adesea numită „magistrală liniară”. Această topologie este una dintre cele mai simple și mai răspândite topologii. Utilizează un singur cablu, numit coloană vertebrală sau segment, de-a lungul căruia sunt conectate toate computerele din rețea.

Într-o rețea cu topologie de magistrală, calculatoarele adresează date unui anumit computer prin transmiterea acestora de-a lungul unui cablu sub formă de semnale electrice.

Datele sub formă de semnale electrice sunt transmise la toate calculatoarele din rețea; cu toate acestea, informația este primită de cel a cărui adresă se potrivește cu adresa destinatarului criptată în aceste semnale. Mai mult, în orice moment, un singur computer poate transmite.

Deoarece datele sunt transmise în rețea de un singur computer, performanța acestuia depinde de numărul de calculatoare conectate la magistrală. Cu cât sunt mai multe, cu atât rețeaua funcționează mai lent. Autobuzul este o topologie pasivă. Aceasta înseamnă că computerele „ascultă” doar datele transmise prin rețea, dar nu le mută de la expeditor la destinatar. Prin urmare, dacă unul dintre computere eșuează, nu va afecta funcționarea celorlalte. În această topologie, datele sunt distribuite în întreaga rețea - de la un capăt al cablului la celălalt. Dacă nu se iau măsuri, semnalele care ajung la capătul cablului vor fi reflectate și acest lucru nu va permite altor computere să transmită. Prin urmare, după ce datele ajung la destinație, semnalele electrice trebuie stinse. Pentru a face acest lucru, terminatoarele (numite și mufe) sunt instalate la fiecare capăt al cablului într-o rețea cu topologie magistrală pentru a absorbi semnalele electrice.

Avantaje: absența echipamentelor active suplimentare (de exemplu repetoare) face ca astfel de rețele să fie simple și ieftine.

Diagrama topologiei rețelei locale liniare

Cu toate acestea, dezavantajul unei topologii liniare este limitările privind dimensiunea rețelei, funcționalitatea și extinderea.

Inel

Într-o topologie în inel, fiecare stație de lucru este conectată la cei mai apropiați doi vecini ai săi. Această relație formează o rețea locală sub forma unei bucle sau a unui inel. Datele sunt transmise în cerc într-o direcție, iar fiecare stație joacă rolul unui repetor, care primește și răspunde la pachetele care îi sunt adresate și transmite alte pachete către următoarea stație de lucru „în jos”. În rețeaua de inel originală, toate obiectele erau conectate între ele. Această conexiune trebuia închisă. Spre deosebire de topologia magistrală pasivă, aici fiecare computer acționează ca un repetor, amplificând semnalele și transmițându-le către următorul computer. Avantajul acestei topologii a fost timpul de răspuns previzibil al rețelei. Cu cât erau mai multe dispozitive în ring, cu atât rețeaua a luat mai mult timp pentru a răspunde solicitărilor. Cel mai important dezavantaj al său este că, dacă cel puțin un dispozitiv eșuează, întreaga rețea refuză să funcționeze.

Unul dintre principiile transmisiei de date pe un inel este numit trecând jetonul. Esenta este aceasta. Tokenul este transmis secvenţial, de la un computer la altul, până când cel care vrea să transfere datele îl primeşte. Computerul care trimite modifică jetonul, plasează adresa de e-mail în date și o trimite în jurul inelului.

Această topologie poate fi îmbunătățită prin conectarea tuturor dispozitivelor de rețea prin hub(Hub dispozitiv care conectează alte dispozitive). Vizual, un inel „ajustat” nu mai este fizic un inel, dar într-o astfel de rețea datele sunt încă transmise într-un cerc.

În figură, liniile continue indică conexiuni fizice, iar liniile punctate indică direcțiile de transfer de date. Astfel, o astfel de rețea are o topologie de inel logic, în timp ce fizic este o stea.

Stea

Într-o topologie în stea, toate computerele sunt conectate prin segmente de cablu la o componentă centrală care are un hub. Semnalele de la computerul care transmite călătoresc prin hub către toți ceilalți. În rețelele stea, cablarea și gestionarea configurației rețelei sunt centralizate. Există însă și un dezavantaj: deoarece toate computerele sunt conectate la un punct central, consumul de cablu crește semnificativ pentru rețelele mari. În plus, dacă componenta centrală eșuează, întreaga rețea va fi întreruptă.

Avantaj: Dacă un computer se defectează sau cablul care conectează un computer eșuează, atunci numai acel computer nu va putea primi și transmite semnale. Acest lucru nu va afecta alte computere din rețea. Viteza generală a rețelei este limitată doar de lățimea de bandă a hub-ului.

Topologia stea este dominantă în rețelele locale moderne. Astfel de rețele sunt destul de flexibile, ușor de extins și relativ ieftine în comparație cu rețelele mai complexe în care metodele de acces a dispozitivului la rețea sunt strict fixate. Astfel, „stelele” au înlocuit topologiile liniare și inelare învechite și rar utilizate. Mai mult, au devenit o legătură tranzitorie către ultimul tip de topologie - stele formate e.

Un comutator este un dispozitiv de rețea activ multiport. Comutatorul „își amintește” adresele hardware (sau MAC–MediaAccessControl) ale dispozitivelor conectate la acesta și creează căi temporare de la expeditor la destinatar, de-a lungul cărora sunt transmise datele. Într-o rețea locală tipică cu o topologie comutată, există mai multe conexiuni la un comutator. Fiecare port și dispozitivul care este conectat la el are propria lățime de bandă (rata de transfer de date).

Switch-urile pot îmbunătăți semnificativ performanța rețelei. În primul rând, măresc lățimea de bandă totală disponibilă pentru o anumită rețea. De exemplu, un comutator cu 8 fire poate avea 8 conexiuni separate, care acceptă viteze de până la 10 Mbit/s fiecare. În consecință, debitul unui astfel de dispozitiv este de 80 Mbit/s. În primul rând, switch-urile măresc performanța rețelei prin reducerea numărului de dispozitive care pot umple întreaga lățime de bandă a unui singur segment. Un astfel de segment conține doar două dispozitive: dispozitivul de rețea al stației de lucru și portul de comutare. Astfel, doar două dispozitive pot „concura” pentru o lățime de bandă de 10 Mbit/s, și nu opt (când se utilizează un hub obișnuit cu 8 porturi, care nu prevede o astfel de împărțire a lățimii de bandă în segmente).

În concluzie, trebuie spus că există o distincție între topologia conexiunilor fizice (structura fizică a rețelei) și topologia conexiunilor logice (structura logică a rețelei)

Configurare conexiuni fizice este determinată de conexiunile electrice ale calculatoarelor și poate fi reprezentată ca un grafic, ale căror noduri sunt calculatoare și echipamente de comunicații, iar marginile corespund unor segmente de cablu care leagă perechi de noduri.

Conexiuni logice reprezintă căile fluxurilor de informații prin rețea; ele sunt formate prin configurarea adecvată a echipamentelor de comunicație.

În unele cazuri, topologiile fizice și logice sunt aceleași, iar uneori nu sunt.

Rețeaua prezentată în figură este un exemplu de nepotrivire între topologia fizică și cea logică. Din punct de vedere fizic, computerele sunt conectate folosind o topologie comună de magistrală. Accesul la magistrală nu se face conform unui algoritm de acces aleatoriu, ci prin transferul unui token (token) într-un model de inel: de la computerul A la computerul B, de la computerul B la computerul C etc. Aici ordinea transferului de jetoane nu se mai repetă conexiuni fizice, dar este determinat de configurația logică a adaptoarelor de rețea. Nimic nu vă împiedică să configurați adaptoarele de rețea și driverele acestora, astfel încât computerele să formeze un inel într-o ordine diferită, de exemplu B, A, C... Cu toate acestea, structura fizică nu se schimbă.

Retea fara fir.

Expresia „mediu fără fir” poate induce în eroare deoarece înseamnă că nu există fire în rețea deloc. În realitate, componentele fără fir interacționează de obicei cu o rețea care utilizează cablul ca mediu de transmisie. O astfel de rețea cu componente mixte se numește hibrid.

În funcție de tehnologie, rețelele wireless pot fi împărțite în trei tipuri:

rețele locale;

rețele locale extinse;

rețele mobile (laptop-uri).

Metode de transfer:

Radiatii infrarosii;

• transmisie radio într-un spectru îngust (transmisie cu o singură frecvență);

  transmisie radio în spectrul împrăștiat.

Pe lângă aceste metode de transmitere și primire a datelor, puteți utiliza rețele mobile, conexiuni radio de pachete, rețele celulare și sisteme de transmisie de date cu microunde.

În zilele noastre, o rețea de birouri nu înseamnă doar conectarea computerelor între ele. Este greu de imaginat un birou modern fără baze de date care stochează atât situațiile financiare ale întreprinderii, cât și informațiile despre personal. În rețelele mari, de regulă, pentru securitatea bazelor de date și pentru a crește viteza de acces la acestea, se folosesc servere separate pentru stocarea bazelor de date. De asemenea, acum este greu de imaginat un birou modern fără acces la Internet. Opțiunea de schemă retea fara fir biroul este prezentat în imagine

Așa că să conchidem: viitoarea rețea trebuie planificată cu atenție. Pentru a face acest lucru, ar trebui să răspundeți la următoarele întrebări:

De ce ai nevoie de o rețea?

Câți utilizatori vor fi în rețeaua dvs.?

Cât de repede se va extinde rețeaua?

Această rețea necesită acces la Internet?

Este necesară gestionarea centralizată a utilizatorilor rețelei?

După aceasta, desenați o diagramă brută a rețelei pe hârtie. Nu trebuie să uitați de costul rețelei.

După cum am stabilit, topologia este cel mai important factor în îmbunătățirea performanței generale a rețelei. Topologiile de bază pot fi utilizate în orice combinație. Este important să înțelegem că punctele forte și punctele slabe ale fiecărei topologii afectează performanța dorită a rețelei și depind de tehnologiile existente. Este necesar să se găsească un echilibru între locația reală a rețelei (de exemplu, în mai multe clădiri), posibilitățile de utilizare a cablului, calea instalării acestuia și chiar tipul acestuia.