Domov › Vzdelávanie › Všetky topológie lokálnej siete. Základné topológie lokálnych sietí. Typy lokálnych sietí a ich štruktúra. O hviezdnej topológii

Všetky topológie lokálnej siete. Základné topológie lokálnych sietí. Typy lokálnych sietí a ich štruktúra. O hviezdnej topológii

Topológia lokálnych sietí.

Zloženie a konfigurácia sieťových zariadení v závislosti od topológie siete.

1. Koncepcia topológie siete

Všeobecná schéma pripojenia počítačov do lokálnych sietí sa nazýva topológie siete

Topológia je fyzická konfigurácia siete kombinovaná s jej logickými vlastnosťami. Topológia je štandardný termín používaný na opis základného usporiadania siete. Pochopením toho, ako sa používajú rôzne topológie, môžete určiť, aké funkcie majú. Rôzne druhy siete.

Existujú dva hlavné typy topológií:

fyzické
logické

Logická topológia popisuje pravidlá interakcie medzi sieťovými stanicami pri prenose dát.

Fyzická topológia definuje spôsob pripojenia pamäťových médií.

Pojem „topológia siete“ popisuje fyzické usporiadanie počítačov, káblov a iných sieťových komponentov. Topológia fyzických spojení môže nadobudnúť rôzne „geometrické“ podoby a dôležité nie je geometrické umiestnenie kábla, ale iba prítomnosť spojení medzi uzlami (uzavreté/otvorené, prítomnosť stredu atď.).

Topológia siete určuje jej vlastnosti.

Výber konkrétnej topológie ovplyvňuje:

zloženie potrebného sieťového vybavenia
charakteristiky sieťového zariadenia
možnosti rozšírenia siete
spôsob správy siete

Konfigurácia siete môže byť buď decentralizovaná (keď kábel „beží“ okolo každej stanice v sieti) alebo centralizovaná (keď je každá stanica fyzicky pripojená k nejakému centrálnemu zariadeniu, ktoré distribuuje rámce a pakety medzi stanicami). Príkladom centralizovanej konfigurácie je hviezda s pracovnými stanicami umiestnenými na koncoch jej ramien. Decentralizovaná konfigurácia je podobná reťazi lezcov, kde má každý svoju pozíciu v reťazci a všetci sú spojení jedným lanom. Logické charakteristiky topológie siete určujú trasu, ktorou sa paket pohybuje po sieti.

Pri výbere topológie treba brať do úvahy, že poskytuje spoľahlivé a efektívnu prácu siete, pohodlné riadenie sieťových dátových tokov. Je tiež žiaduce, aby sieť bola lacná z hľadiska nákladov na vytvorenie a údržbu, ale zároveň by zostali možnosti na jej ďalšie rozširovanie a pokiaľ možno aj na prechod na vysokorýchlostné komunikačné technológie. Nie je to ľahká úloha! Aby ste to vyriešili, musíte vedieť, aké sieťové topológie existujú.

Podľa topológie spojení existujú:

siete s topológiou „common bus (bus)“;
siete s hviezdicovou topológiou;
siete s „kruhovou“ topológiou“;
siete so stromovou topológiou;
siete so zmiešanou topológiou

2. Základné sieťové topológie

Existujú tri základné topológie, na ktorých je postavená väčšina sietí.

autobus
hviezda
prsteň

„Zbernica“ je topológia, v ktorej sú počítače prepojené jedným káblom.

„Hviezda“ je topológia, v ktorej sú počítače pripojené ku káblovým segmentom vychádzajúcich z jedného bodu alebo rozbočovača.

Topológia sa nazýva „ring“, ak je kábel, ku ktorému sú počítače pripojené, uzavretý do kruhu.

Aj keď sú samotné základné topológie jednoduché, v skutočnosti často dochádza k pomerne zložitým kombináciám, ktoré spájajú vlastnosti viacerých topológií.

2.1 Topológia zbernicovej siete

V tejto topológii sú všetky počítače navzájom prepojené jedným káblom. Každý počítač je pripojený k spoločnému káblu, na koncoch ktorého sú nainštalované terminátory. Signál prechádza sieťou cez všetky počítače, odráža sa od koncových terminátorov.

Schéma topológie siete typu "bus".

"Zbernicová" topológia je generovaná lineárnou štruktúrou spojení medzi uzlami. Táto topológia môže byť implementovaná v hardvéri, napríklad inštaláciou dvoch sieťových adaptérov na centrálne počítače. Aby sa zabránilo odrazu signálu, musia byť na koncoch kábla nainštalované terminátory, ktoré absorbujú signál.

V sieti so zbernicovou topológiou počítače adresujú údaje konkrétnemu počítaču a prenášajú ich po kábli vo forme elektrických signálov – hardvérových MAC adries. Aby ste pochopili proces interakcie počítača cez zbernicu, musíte pochopiť nasledujúce pojmy:

prenos signálu
odraz signálu
Terminátor

1. Prenos signálu

Údaje vo forme elektrických signálov sa prenášajú do všetkých počítačov v sieti; informácie však prijíma len ten, ktorého adresa sa zhoduje s adresou príjemcu zašifrovanou v týchto signáloch. Navyše v danom čase môže vysielať iba jeden počítač. Keďže dáta do siete prenáša len jeden počítač, jeho výkon závisí od počtu počítačov pripojených na zbernicu. Čím viac ich je, t.j. Čím viac počítačov čaká na prenos údajov, tým je sieť pomalšia. Na odvodenie priameho vzťahu medzi priepustnosť sieť a počet počítačov v nej je nemožný. Pretože okrem počtu počítačov je výkon siete ovplyvnený mnohými faktormi, vrátane:

vlastnosti hardvér počítačov v sieti
frekvencia, s akou počítače prenášajú údaje
typ spustených sieťových aplikácií
typ sieťového kábla
vzdialenosť medzi počítačmi v sieti

Zbernica je pasívna topológia. To znamená, že počítače iba „počúvajú“ dáta prenášané cez sieť, ale neprenášajú ich od odosielateľa k príjemcovi. Ak teda jeden z počítačov zlyhá, nebude to mať vplyv na fungovanie ostatných. V aktívnych topológiách počítače regenerujú signály a prenášajú ich cez sieť.

2. Odraz signálu

Dáta alebo elektrické signály prechádzajú sieťou – z jedného konca kábla na druhý. Ak sa nevykoná žiadna špeciálna akcia, signál, ktorý dosiahne koniec kábla, sa odrazí a neumožní prenos iným počítačom. Preto, keď sa dáta dostanú do cieľa, elektrické signály musia byť zhasnuté.

3. Terminátor

Aby sa zabránilo odrazu elektrických signálov, na každom konci kábla sú nainštalované zástrčky (terminátory), ktoré tieto signály absorbujú. Všetky konce sieťového kábla musia byť k niečomu pripojené, napríklad k počítaču alebo valcovému konektoru - aby sa zväčšila dĺžka kábla. K akémukoľvek voľnému (nepripojenému) koncu kábla musí byť pripojený terminátor, aby sa zabránilo odrazu elektrických signálov.

Inštalácia terminátora

Integrita siete môže byť narušená, ak sa sieťový kábel pri fyzickom prerušení preruší alebo sa odpojí jeden z jeho koncov. Je tiež možné, že na jednom alebo viacerých koncoch kábla nie sú žiadne terminátory, čo vedie k odrazu elektrických signálov v kábli a ukončeniu siete. Sieť „padá“. Samotné počítače v sieti zostávajú plne funkčné, ale pokiaľ je segment rozbitý, nemôžu medzi sebou komunikovať.

Táto sieťová topológia má výhody aj nevýhody.

D výhod zbernicové topológie:

krátky čas nastavenia siete
nízke náklady (vyžaduje sa menej káblových a sieťových zariadení)
jednoduchosť nastavenia
Porucha pracovnej stanice nemá vplyv na prevádzku siete

Nedostatky zbernicové topológie:

takéto siete sa ťažko rozširujú (zvýšenie počtu počítačov v sieti a počtu segmentov - jednotlivých úsekov káblov, ktoré ich spájajú).
Keďže zbernica je zdieľaná, vysielať môže naraz iba jeden z počítačov.
„Zbernica“ je pasívna topológia – počítače iba „počúvajú“ kábel a nedokážu obnoviť signály, ktoré sú zoslabené počas prenosu cez sieť.
Spoľahlivosť siete so zbernicovou topológiou je nízka. Keď elektrický signál dosiahne koniec kábla, odrazí sa (pokiaľ sa neprijmú špeciálne opatrenia) a naruší prevádzku celého segmentu siete.

Problémy spojené s topológiou zberníc viedli k tomu, že tieto siete sa v súčasnosti prakticky nepoužívajú.

Topológia siete zbernice je známa ako logická topológia 10 Mbps Ethernet.

2.2 Základná topológia hviezdicovej siete

V hviezdicovej topológii sú všetky počítače pripojené k centrálnemu komponentu nazývanému rozbočovač. Každý počítač je pripojený k sieti pomocou samostatného prepojovacieho kábla. Signály z vysielacieho počítača prechádzajú cez hub ku všetkým ostatným.

V „hviezde“ je vždy stred, cez ktorý prechádza akýkoľvek signál v sieti. Funkcie centrálneho spojenia vykonávajú špeciálne sieťové zariadenia a prenos signálu v nich môže prebiehať rôznymi spôsobmi: v niektorých prípadoch zariadenie posiela dáta do všetkých uzlov okrem vysielacieho uzla, v iných prístroj analyzuje, pre ktorý uzol sú dáta určené a posiela ich len jemu.

Táto topológia vznikla na úsvite počítačová technológia, kedy boli počítače pripojené k centrálnemu, hlavnému počítaču.

Schéma topológie hviezdnej siete

Výhody"hviezdne" typológie:

porucha jednej pracovnej stanice neovplyvní chod celej siete ako celku
dobrá škálovateľnosť siete
jednoduché riešenie problémov a výpadky siete
vysoký výkon siete (v závislosti od správneho návrhu)
flexibilné možnosti správy

Nedostatky"hviezdne" typológie:

zlyhanie centrálneho uzla bude mať za následok nefunkčnosť siete (alebo segmentu siete) ako celku
siete často vyžadujú viac káblov ako väčšina iných topológií
konečný počet pracovných staníc v sieti (alebo segmente siete) je obmedzený počtom portov v centrálnom uzle.

Jedna z najbežnejších topológií, pretože sa ľahko udržiava. Používa sa hlavne v sieťach, kde je nosičom krútená dvojlinka. Kategória UTP 3 alebo 5. (Kategórie krútených párov káblov, ktoré sú očíslované od 1 do 7 a určujú efektívny frekvenčný rozsah. Kábel vyššej kategórie zvyčajne obsahuje viac párov vodičov a každý pár má viac závitov na jednotku dĺžky).

Topológia hviezdy sa odráža v Rýchle technológie Ethernet6.

2.3 Základná topológia kruhovej siete

V kruhovej topológii sú počítače pripojené káblom, ktorý tvorí kruh. Preto kábel jednoducho nemôže mať voľný koniec, ku ktorému je potrebné pripojiť terminátor. Signály sa prenášajú pozdĺž kruhu v jednom smere a prechádzajú každým počítačom. Na rozdiel od pasívnej zbernicovej topológie tu každý počítač funguje ako opakovač (repeater), zosilňuje signály a odovzdáva ich ďalšiemu počítaču. Ak teda zlyhá jeden počítač, prestane fungovať celá sieť.

Schéma kruhovej siete

Fungovanie topológie uzavretého kruhu je založené na odovzdávaní tokenov.

Token je dátový paket, ktorý umožňuje počítaču prenášať dáta do siete.

Token sa prenáša postupne, z jedného počítača do druhého, až kým ho neprijme ten, ktorý „chce“ preniesť údaje. Počítač, ktorý chce spustiť prenos, „zachytí“ token, upraví ho, vloží adresu príjemcu do údajov a odošle ho po kruhu príjemcovi.

Údaje prechádzajú každým počítačom, kým sa nedostanú k tomu, ktorého adresa sa zhoduje s adresou príjemcu uvedenou v údajoch. Potom prijímajúci počítač odošle správu odosielajúcemu, ktorá potvrdzuje, že údaje boli prijaté. Po prijatí potvrdenia vytvorí odosielajúci počítač nový token a vráti ho do siete.

Na prvý pohľad sa zdá, že prenos fixky zaberie veľa času, no v skutočnosti sa fixka pohybuje takmer rýchlosťou svetla. V kruhu s priemerom 200 metrov môže marker cirkulovať s frekvenciou 10 000 otáčok za sekundu.

Výhody kruhová topológia:

jednoduchosť inštalácie
takmer úplná absencia dodatočného vybavenia
možnosť stabilnej prevádzky bez výrazného poklesu rýchlosti prenosu dát pri veľkom zaťažení siete, keďže použitie tokenu eliminuje možnosť kolízií.

Nedostatky kruhová topológia:

výpadok jednej pracovnej stanice a ďalšie problémy (pretrhnutie kábla) ovplyvňujú výkon celej siete
zložitosť konfigurácie a nastavenia
ťažkosti pri riešení problémov

Najčastejšie sa používa v sieťach z optických vlákien. Používa sa v štandardoch FDDI8, Token ring9.

3. Ďalšie možné topológie siete

Skutočné počítačové siete sa neustále rozširujú a modernizujú. Preto je takáto sieť takmer vždy hybridná, t.j. jeho topológia je kombináciou niekoľkých základných topológií. Je ľahké si predstaviť hybridné topológie, ktoré sú kombináciou hviezdy a zbernice, alebo kruhu a hviezdy.

3.1 Stromová topológia siete

Stromovú topológiu možno považovať za spojenie niekoľkých „hviezd“. Práve táto topológia je dnes najpopulárnejšia pri budovaní lokálnych sietí.

Diagram stromovej topológie siete

V topológii stromu existuje koreň stromu, z ktorého vyrastajú konáre a listy.

Strom môže byť aktívny alebo pravdivý a pasívny. Pri aktívnom strome sú centrálne počítače umiestnené v centrách spájajúcich niekoľko komunikačných liniek a pri pasívnom strome sú koncentrátory (huby).

Obrázok 6 - Schéma topológie siete s aktívnym stromom

Obrázok 7 - Schéma topológie siete pasívneho stromu

3.2 Kombinované topológie siete

Pomerne často sa používajú kombinované topológie, medzi ktorými sú najbežnejšie star-bus a star-ring.

Topológia hviezda-bus využíva kombináciu zbernice a pasívnej hviezdy.

Schéma kombinovanej topológie siete hviezda-bus

K rozbočovaču sú pripojené jednotlivé počítače aj celé segmenty zbernice. V skutočnosti je implementovaná fyzická topológia zbernice, ktorá zahŕňa všetky počítače v sieti. V tejto topológii je možné použiť niekoľko rozbočovačov, ktoré sú navzájom prepojené a tvoria takzvanú chrbticovú, podpornú zbernicu. Ku každému z rozbočovačov sú pripojené samostatné počítače alebo segmenty zbernice. Výsledkom je strom hviezdnej pneumatiky. Používateľ tak môže flexibilne kombinovať výhody zbernicových a hviezdicových topológií a tiež jednoducho meniť počet počítačov pripojených k sieti. Z hľadiska distribúcie informácií je táto topológia ekvivalentná klasickej zbernici.

V prípade topológie hviezdicového kruhu to nie sú samotné počítače, ktoré sú spojené do kruhu, ale špeciálne rozbočovače, ku ktorým sú zase pripojené počítače pomocou dvojitých komunikačných liniek v tvare hviezdy.

Schéma kombinovanej topológie siete hviezda-kruh

V skutočnosti sú všetky počítače v sieti zahrnuté v uzavretom kruhu, pretože v rozbočovačoch tvoria komunikačné linky uzavretú slučku (ako je znázornené na obrázku 9). Táto topológia umožňuje kombinovať výhody hviezdicových a kruhových topológií. Napríklad rozbočovače vám umožňujú zhromaždiť všetky body pripojenia sieťových káblov na jednom mieste. Ak hovoríme o šírení informácií, táto topológia je ekvivalentná klasickému ringu.

3.3 Topológia siete "Grid".

Nakoniec treba spomenúť sieťovú alebo sieťovú topológiu, v ktorej sú všetky alebo mnohé počítače a iné zariadenia navzájom priamo prepojené (obrázok 10).

Obrázok 10 - Schéma topológie siete

Táto topológia je mimoriadne spoľahlivá – ak je niektorý kanál prerušený, prenos údajov sa nezastaví, pretože je možných niekoľko ciest na doručovanie informácií. Mesh topológie (najčastejšie nie úplné, ale čiastočné) sa používajú tam, kde je potrebné zabezpečiť maximálnu odolnosť proti chybám siete, napríklad pri pripájaní viacerých úsekov veľkej podnikovej siete alebo pri pripájaní na internet, aj keď samozrejme máte platiť za to: spotreba káblov sa výrazne zvyšuje, sieťové vybavenie a jeho konfigurácia sa stávajú komplikovanejšími.

V súčasnosti drvivá väčšina moderných sietí využíva hviezdicovú topológiu alebo hybridnú topológiu, ktorá je zlúčením niekoľkých hviezd (napríklad stromová topológia) a metódu prenosu CSMA/CD (carrier sense multiple access). detekcia kolízií) .

Fragment počítačová sieť

Fragment počítačovej siete zahŕňa hlavné typy komunikačných zariadení, ktoré sa dnes používajú na vytváranie lokálnych sietí a ich vzájomné prepojenie prostredníctvom globálnych spojení. Používajú sa na vybudovanie lokálnych spojení medzi počítačmi rôzne druhy káblové systémy, sieťové adaptéry, opakovacie rozbočovače, mosty, prepínače a smerovače. Na pripojenie lokálnych sietí ku globálnym pripojeniam sa používajú špeciálne výstupy (porty WAN) mostov a smerovačov, ako aj zariadenia na prenos údajov cez dlhé linky - modemy (pri práci cez analógové linky) alebo zariadenia pripájajúce sa k digitálnych kanálov(TA – koncové adaptéry ISDN siete, servisné zariadenia pre digitálne vyhradené kanály ako CSU/DSU atď.).

Pod topológiou(rozloženie, konfigurácia, štruktúra) počítačovej siete zvyčajne označuje fyzické usporiadanie počítačov v sieti voči jednému a spôsob, akým sú prepojené komunikačnými linkami. Je dôležité poznamenať, že pojem topológia sa vzťahuje predovšetkým na lokálne siete, v ktorých sa dá ľahko vysledovať štruktúra spojení. V globálnych sieťach je štruktúra pripojení zvyčajne pred používateľmi skrytá a nie je veľmi dôležitá, pretože každá komunikačná relácia môže prebiehať svojou vlastnou cestou.
Topológia určuje požiadavky na vybavenie, typ použitého kábla, možné a najpohodlnejšie spôsoby riadenia ústredne, spoľahlivosť prevádzky a možnosti rozšírenia siete.

Existujú tri hlavné sieťové topológie:

1. Zbernica topológie siete(zbernica), v ktorej sú všetky počítače zapojené paralelne na jednu komunikačnú linku a informácie z každého počítača sú súčasne prenášané do všetkých ostatných počítačov (obr. 1);

2. Topológia hviezdnej siete(hviezda), v ktorom sú k jednému centrálnemu počítaču pripojené ďalšie periférne počítače, pričom každý z nich využíva svoju samostatnú komunikačnú linku (obr. 2);

3. Krúžok topológie siete(ring), v ktorom každý počítač prenáša informácie vždy len do jedného počítača nasledujúceho v reťazci a prijíma informácie len z predchádzajúceho počítača v reťazci, pričom tento reťazec je uzavretý do „prstenca“ (obr. 3).

Ryža. 1. Topológia siete „zbernica“

Ryža. 2. Hviezdicová topológia siete

Ryža. 3. Topológia siete „ring“

V praxi sa často používajú kombinácie základnej topológie, no väčšina sietí je zameraná na tieto tri. Pozrime sa teraz stručne na vlastnosti uvedenej topológie siete.

Zbernicová topológia(alebo, ako sa tiež nazýva „spoločná zbernica“), svojou štruktúrou umožňuje identitu sieťového vybavenia počítačov, ako aj rovnosť všetkých účastníkov. Pri takomto spojení môžu počítače vysielať len striedavo, pretože existuje len jedna komunikačná linka. V opačnom prípade budú prenášané informácie v dôsledku prekrývania (konflikt, kolízia) skreslené. Zbernica teda implementuje poloduplexný režim výmeny (v oboch smeroch, ale postupne a nie súčasne).
V „zbernicovej“ topológii neexistuje centrálny účastník, cez ktorý by sa prenášali všetky informácie, čo zvyšuje jej spoľahlivosť (napokon, ak nejaké centrum zlyhá, prestane fungovať celý systém riadený týmto centrom). Pridávanie nových účastníkov do zbernice je pomerne jednoduché a zvyčajne je možné aj počas prevádzky siete. Vo väčšine prípadov zbernica vyžaduje minimálne množstvo prepojovacieho kábla v porovnaní s inými topológiami. Treba však počítať s tým, že každý počítač (okrem dvoch vonkajších) má dva káble, čo nie je vždy výhodné.
Pretože riešenie prípadných konfliktov v tomto prípade pripadá na sieťové vybavenie každého jednotlivého účastníka, zariadenie sieťového adaptéra s topológiou „zbernice“ je komplikovanejšie ako pri iných topológiách. Vzhľadom na rozšírené používanie sietí so „zbernicovou“ topológiou (Ethernet, Arcnet) však náklady na sieťové vybavenie nie sú príliš vysoké.
Zbernica sa neobáva porúch jednotlivých počítačov, pretože všetky ostatné počítače v sieti môžu pokračovať v normálnej výmene. Môže sa zdať, že zbernica nie je poškodená a kábel je zlomený, keďže v tomto prípade máme dve plne funkčné zbernice. Avšak kvôli zvláštnostiam šírenia elektrických signálov cez dlhé komunikačné linky je potrebné zabezpečiť zahrnutie na koncoch zbernice špeciálnych zariadení - terminátorov, znázornených na obr. 1 vo forme obdĺžnikov. Bez zahrnutia terminátorov sa signál odráža od konca linky a je skreslený, takže komunikácia cez sieť je nemožná. Ak sa teda preruší alebo poškodí kábel, naruší sa koordinácia komunikačnej linky a komunikácia sa zastaví aj medzi tými počítačmi, ktoré zostanú navzájom prepojené. Skrat v ktoromkoľvek bode na kábli zbernice deaktivuje celú sieť. Akékoľvek zlyhanie sieťového zariadenia na zbernici je veľmi ťažké lokalizovať, pretože všetky adaptéry sú zapojené paralelne a nie je také ľahké pochopiť, ktorý z nich zlyhal.
Pri prechode komunikačnou linkou siete so „zbernicovou“ topológiou sú informačné signály oslabené a nijako sa neobnovujú, čo kladie prísne obmedzenia na celkovú dĺžku komunikačných liniek; navyše každý účastník môže prijímať signály rôznych úrovní. zo siete v závislosti od vzdialenosti k vysielajúcemu účastníkovi. To kladie ďalšie požiadavky na prijímacie uzly sieťového zariadenia. Na zväčšenie dĺžky siete so „zbernicovou“ topológiou sa často používa niekoľko segmentov (z ktorých každý je zbernicou), ktoré sú navzájom spojené pomocou špeciálnych aktualizátorov signálu - opakovačov.
Takýto nárast dĺžky siete však nemôže trvať donekonečna, pretože s konečnou rýchlosťou šírenia signálu po komunikačných linkách sú spojené aj obmedzenia.

Topológia hviezdy- ide o topológiu s jasne určeným centrom, ku ktorému sú pripojení všetci ostatní účastníci. Všetka výmena informácií prebieha výlučne cez centrálny počítač, ktorý týmto spôsobom veľmi zaťažuje, preto nemôže robiť nič iné okrem siete. Je zrejmé, že sieťové vybavenie centrálneho účastníka musí byť podstatne zložitejšie ako vybavenie periférnych účastníkov. V tomto prípade nie je potrebné hovoriť o rovnakých právach pre účastníkov. Spravidla je to centrálny počítač, ktorý je najvýkonnejší a práve jemu sú priradené všetky funkcie pre riadenie ústredne. V zásade nie sú možné žiadne konflikty v sieti s hviezdicovou topológiou, pretože riadenie je úplne centralizované, nie je dôvod na konflikty.
Ak hovoríme o odolnosti hviezdy voči zlyhaniam počítača, potom zlyhanie periférneho počítača žiadnym spôsobom neovplyvňuje fungovanie časti siete, ktorá zostáva, ale akékoľvek zlyhanie centrálneho počítača robí sieť úplne nefunkčnou. Preto je potrebné prijať špeciálne opatrenia na zlepšenie spoľahlivosti centrálneho počítača a jeho sieťového vybavenia. Prestrihnutie akéhokoľvek kábla alebo jeho skrat v hviezdicovej topológii naruší komunikáciu len s jedným počítačom a všetky ostatné počítače môžu ďalej normálne fungovať.
Na deklinácii od zbernice, v hviezde, sú na každej komunikačnej linke iba dvaja účastníci: centrálny a jeden periférny. Najčastejšie sa na ich prepojenie používajú dve komunikačné linky, z ktorých každá prenáša informácie len jedným smerom. Na každom komunikačnom spoji je teda len jeden prijímač a jeden vysielač. To všetko výrazne zjednodušuje inštaláciu siete v porovnaní so zbernicou a eliminuje potrebu použitia ďalších externých terminátorov. Problém útlmu signálu v komunikačnej linke je tiež riešený jednoduchšie v „hviezde“ ako v „zbernici“, pretože každý prijímač vždy prijíma signál rovnakej úrovne. Vážnou nevýhodou hviezdicovej topológie je prísne obmedzenie počtu účastníkov. Typicky môže centrálny účastník obsluhovať nie viac ako 8-16 periférnych účastníkov. Ak je v rámci týchto limitov celkom ľahké pripojiť nových účastníkov, potom je to jednoducho nemožné, ak sa prekročia. Je pravda, že niekedy hviezda poskytuje možnosť rozšírenia, to znamená pripojenie ďalšieho centrálneho účastníka namiesto jedného z periférnych účastníkov (výsledkom je topológia niekoľkých vzájomne prepojených hviezd).
Hviezda znázornená na obr. 2, sa nazýva aktívna alebo skutočná hviezda. Existuje aj topológia nazývaná pasívna hviezda, ktorá sa hviezde podobá len povrchne (obr. 4). V tejto dobe je oveľa rozšírenejšia ako aktívna hviezda. Stačí povedať, že sa dnes používa v najpopulárnejšej sieti Ethernet.

Ryža. 4. Topológia pasívnej hviezdy

Stred siete s touto topológiou neobsahuje počítač, ale koncentrátor, čiže hub, ktorý plní rovnakú funkciu ako opakovač. Obnovuje prijaté signály a posiela ich do iných komunikačných liniek. Hoci vzor kabeláže je podobný skutočnej alebo aktívnej hviezde, v skutočnosti máme do činenia s topológiou zbernice, pretože informácie z každého počítača sa súčasne prenášajú do všetkých ostatných počítačov a neexistuje žiadny centrálny účastník. Prirodzene, pasívna hviezda je drahšia ako bežný autobus, pretože v tomto prípade potrebujete aj rozbočovač. Poskytuje však množstvo doplnkových funkcií spojených s hviezdnymi výhodami. Preto v poslednej dobe pasívna hviezda čoraz viac nahrádza skutočnú hviezdu, ktorá sa považuje za neperspektívnu topológiu.
Je tiež možné rozlíšiť stredný typ topológie medzi aktívnou a pasívnou hviezdou. V tomto prípade hub nielen prenáša signály, ale tiež riadi výmenu, ale nezúčastňuje sa na samotnej výmene.
Veľký hviezdna výhoda(aktívne aj pasívne) je, že všetky body pripojenia sa zhromažďujú na jednom mieste. To vám umožňuje jednoducho monitorovať prevádzku siete, lokalizovať poruchy siete jednoduchým odpojením určitých účastníkov od centra (čo je napríklad nemožné v prípade zbernice) a tiež obmedziť prístup neoprávnených osôb k životne dôležitým bodom pripojenia. pre sieť. V prípade hviezdy je možné každého periférneho účastníka priblížiť buď jedným káblom (ktorý vysiela v oboch smeroch), alebo dvoma káblami (každý z nich prenáša jedným smerom), pričom druhá situácia je bežnejšia. Spoločnou nevýhodou celej hviezdicovej topológie je výrazne vyššia spotreba kábla ako pri iných topológiách. Napríklad, ak sú počítače umiestnené v jednej línii (ako na obr. 1), tak pri voľbe „hviezdičkovej“ topológie budete potrebovať niekoľkonásobne viac káblov ako pri „zbernicovej“ topológii. To môže výrazne ovplyvniť náklady na celú sieť ako celok.

Prstencová topológia je topológia, v ktorej je každý počítač spojený komunikačnými linkami iba s dvoma ďalšími: z jedného iba prijíma informácie a do druhého iba vysiela. Na každej komunikačnej linke, ako v prípade hviezdy, je len jeden vysielač a jeden prijímač. To vám umožní vyhnúť sa používaniu externých terminátorov. Dôležitou vlastnosťou ringu je, že každý počítač prenáša (obnovuje) signál, čiže funguje ako opakovač, preto nezáleží na útlme signálu v celom kruhu, dôležitý je len útlm medzi susednými počítačmi kruhu. V tomto prípade neexistuje jasne definované centrum, všetky počítače môžu byť rovnaké. Pomerne často je však v šprote pridelený špeciálny účastník, ktorý riadi výmenu alebo riadi výmenu. Je jasné, že prítomnosť takéhoto riadiaceho účastníka znižuje spoľahlivosť siete, pretože jeho výpadok okamžite paralyzuje celú ústredňu.
Presne povedané, počítače v šprote nie sú úplne rovnaké (na rozdiel napríklad od zbernicovej topológie). Niektoré z nich nevyhnutne dostávajú informácie z počítača, ktorý v tomto okamihu vysiela, skôr, zatiaľ čo iné - neskôr. Práve na tejto vlastnosti topológie sú založené metódy riadenia sieťovej výmeny, špeciálne navrhnuté pre „prsteň“. Pri týchto metódach právo na ďalší prenos (alebo, ako sa tiež hovorí, na prevzatie siete) prechádza postupne na ďalší počítač v kruhu.
Pripojenie nových účastníkov k „krúžku“ je zvyčajne úplne bezbolestné, hoci si vyžaduje povinné vypnutie celej siete počas trvania pripojenia. Rovnako ako v prípade „zbernicovej“ topológie môže byť maximálny počet účastníkov v šprote pomerne veľký (až tisíc alebo viac). Kruhová topológia je zvyčajne najodolnejšia voči preťaženiu, zaisťuje spoľahlivú prevádzku s najväčšími tokmi informácií prenášaných cez sieť, pretože spravidla nedochádza ku konfliktom (na rozdiel od zbernice) a neexistuje žiadny centrálny účastník (na rozdiel od hviezda) .
Pretože signál v šprote prechádza cez všetky počítače v sieti, porucha aspoň jedného z nich (alebo jeho sieťová inštalácia) naruší chod celej siete ako celku. Podobne akékoľvek prerušenie alebo skrat v každom z kruhových káblov znemožňuje prevádzku celej siete. Prsteň je najviac náchylný na poškodenie kábla, preto táto topológia zvyčajne zahŕňa položenie dvoch (alebo viacerých) paralelných komunikačných liniek, z ktorých jedna je v rezerve.
Veľkou výhodou ringu je zároveň to, že retransmisia signálov každým účastníkom umožňuje výrazne zväčšiť veľkosť celej siete ako celku (niekedy až na niekoľko desiatok kilometrov). Prsteň je relatívne lepší ako akákoľvek iná topológia.

Nevýhoda krúžkov (v porovnaní s hviezdou) možno považovať za to, že ku každému počítaču v sieti musia byť pripojené dva káble.

Niekedy je kruhová topológia založená na dvoch kruhových komunikačných linkách, ktoré prenášajú informácie v opačných smeroch. Účelom takéhoto riešenia je zvýšiť (ideálne zdvojnásobiť) rýchlosť prenosu informácií. Navyše, ak je jeden z káblov poškodený, sieť môže pracovať s iným káblom (hoci maximálna rýchlosť sa zníži).
Okrem troch hlavných uvažovaných základných topológií sa často používa aj topológia siete. strom" (strom), ktoré možno považovať za spojenie viacerých hviezd. Rovnako ako v prípade hviezdy môže byť strom aktívny, alebo skutočný (obr. 5) a pasívny (obr. 6). Pri aktívnom strome sú centrálne počítače umiestnené v centrách spájajúcich niekoľko komunikačných liniek a pri pasívnom strome sú koncentrátory (huby).

Ryža. 5. Topológia „Aktívny strom“.

Ryža. 6. Topológia „pasívneho stromu“. K - koncentrátory

Pomerne často sa používajú aj kombinované topológie, napríklad star-bus, star-ring.

Nejednoznačnosť pojmu topológia.

Topológia siete určuje nielen fyzické umiestnenie počítačov, ale čo je ešte dôležitejšie, charakter spojenia medzi nimi, vlastnosti šírenia signálu v sieti. Práve charakter spojov určuje mieru poruchovosti siete, požadovanú zložitosť sieťového vybavenia, najvhodnejší spôsob riadenia ústredne, možné typy prenosových médií (komunikačné kanály), prípustnú veľkosť siete (dĺžka komunikačných liniek a počet účastníkov), potreba elektrickej koordinácie a mnohé ďalšie.
Keď ľudia premýšľajú o topológii siete v literatúre, môžu mať na mysli štyri úplne odlišné koncepty, ktoré sa týkajú rôznych úrovní sieťovú architektúru:

1. Fyzická topológia (to znamená rozloženie počítačov a vedenie káblov). V tomto obsahu sa napríklad pasívna hviezda nelíši od aktívnej hviezdy, a preto sa často nazýva jednoducho „hviezda“.

2. Logická topológia (čiže štruktúra spojov, charakter šírenia signálu sieťou). Toto je pravdepodobne najsprávnejšia definícia topológie.

3. Topológia riadenia výmeny (čiže princíp a postupnosť prenosu práva na potešenie siete medzi jednotlivými počítačmi).

4. Informačná topológia (to znamená smer informačných tokov prenášaných cez sieť).

Napríklad sieť s fyzickou a logickou „zbernicovou“ topológiou môže ako metódu riadenia využívať prenosový prenos práva zmocniť sa siete (t. j. byť kruhom v tomto obsahu) a súčasne prenášať všetky informácie prostredníctvom jedného vyhradeného počítač (buďte hviezdou v tomto obsahu).

Málokto pozná pojem topológie siete, no bežný používateľ má pojem lokálna sieť počítačové vybavenie stále existuje. Takže topológie siete sú nástroje, ktoré určujú prácu vytvorených počítačové siete, čo vám umožňuje súčasne obsluhovať informácie prostredníctvom niekoľkých strojov.

Pozrime sa bližšie na koncept sieťových topológií v tomto článku a tiež zistíme, prečo sú potrebné, kde a ako ich správne používať, aké typy týchto nástrojov existujú, akými pozitívnymi a negatívnymi vlastnosťami sú vybavené.

Sieťové topológie - úvod

Lokálne počítačové siete nemôžu fungovať bez špeciálnych sieťových zariadení. Často sú v jednej sieti zapojené viac ako dva počítače, často päť, desať, dvadsať, existujú siete, ktoré spájajú celé korporácie. Sú navzájom prepojené akousi komunikačnou linkou. Interakcia strojov pripojených k sieti môže byť rôzna. Je možné spojiť niekoľko zariadení do jedného vytvorením niekoľkých typov sietí:

prstencový;
hviezdny;
pneumatika;
hierarchický;
svojvoľný.

Medzi IT špecialistami sa vytváranie takýchto sietí nazýva topológie. Toto je fyzická súprava nástrojov, ktorá je použiteľná na vytváranie lokálnych sietí. Okrem toho existujú aj logické topológie.

Fyzické a logické topológie fungujú nezávisle a neprekrývajú sa. Ak fyzické sú zodpovedné za geometriu siete, potom logické sa podieľajú na prerozdeľovaní dátových tokov medzi rôznymi uzlami vytvorenej siete a určujú najviac efektívna metóda prenos dát.

Fyzické aj logické topológie majú výhody aj nevýhody, preto sa v modernej dobe používajú rovnako. Nižšie zvážime hlavné charakteristiky každého typu topológie siete a zistíme, aká je ich základná podstata.

Charakteristika zbernicovej topológie: princíp činnosti

Ak sa pri prenose elektronických údajov z jedného počítača do druhého použije lineárny mono kanál, znamená to, že do práce je zapojená zbernicová topológia siete. Na koncoch mono kanála sú nainštalované špeciálne takzvané terminátory. Osobné počítače zapojené do siete sú pripojené zdieľaná sieť cez konektor v tvare T v kontakte s mono kanálom spoločného vedenia.

Elektronické dáta dorazia na terminátory a dorazia súčasne do všetkých sieťových uzlov, ale musia byť prijaté na posúdenie elektronické dokumenty Môže to urobiť iba počítač, ktorému bola správa určená. Hlavný prenosový signál je zachytený každým počítačovým strojom zapojeným do siete, preto je elektronické médium na prenos údajov bežnou súčasťou siete.

Zbernicová topológia si získala širokú popularitu vďaka pokročilým schopnostiam architektúry Ethernet.

Hlavné výhody zbernicovej topológie sú nasledovné:

jednoduchosť konfigurácie, prehľadná konfigurácia vytvorenej siete;
sieť sa nepreruší, ak zlyhá niekoľko počítačov, ktoré sú v nej zahrnuté, čo znamená, že je odolná voči všetkým druhom počítačových problémov.

Hlavné nevýhody typológie pneumatík sú:

dĺžka sieťového kábla, ktorý sa má položiť, je obmedzená a počet počítačových zariadení zahrnutých v sieti je tiež obmedzený;
celá sieť závisí od stavu mono kanála; ak trpí, trpí celá sieť; často je veľmi ťažké nájsť miesto zlyhania v zbernicovej sieti, najmä ak sú všetky jej komponenty izolované.

Charakteristika hviezdicovej topológie: princíp činnosti

Pri vytváraní siete hviezdicového typu každý jednotlivec Osobný počítač sa pripája k takzvanému rozbočovaču alebo koncentrátoru. Vďaka tomu je vytvorené paralelné spojenie všetkých počítačových jednotiek zahrnutých v sieti. Tieto komponenty sú hlavnými spojovacími článkami, ktoré umožňujú komunikáciu medzi počítačmi v sieti.

Táto sieť tiež používa spoločné informačné pole, to znamená, že informácie sú odosielané do všetkých komunikačných uzlov, ale môžu byť prijaté len jednou sekciou, pre ktorú boli pôvodne odoslané.

Hlavné výhody hviezdnej siete:

jednoduché nastavenie a pripojenie nového počítačového vybavenia;
rovnako ako zbernicová sieť je odolná voči poruchám počítačov pripojených k sieti;
umožňuje centralizovanú správu všetkých pripojených jednotiek.

Hlavné nevýhody typológie hviezd:

vysoká spotreba sieťového kábla počas inštalácie;
Porucha jedného rozbočovača alebo koncentrátora vedie k zlyhaniu celého reťazca elektronického prenosu údajov.

Hviezdna sieť môže byť založená aj na centrálnom uzle. Označuje inteligentný nástroj, ktorý spája určité počítačové jednotky zahrnuté v sieti. Princíp činnosti výstup-vstup umožňuje nepoužívať spoločné informačné pole pre všetky jednotky, ale špecifikovať prenos informácií z jedného bodu do druhého, tretieho, štvrtého... Ukazuje sa, že každý počítač okrem tzv. rozbočovačov, je tiež pripojený k centrálnemu rozbočovaču, ak dôjde k poruche v rámci siete, netrpí tým celá sieť. V prípade poruchy sa miesto poruchy samovoľne odpojí od siete, čo vám umožní rýchlo ho nájsť a odstrániť všetky prevádzkové poruchy.

Položenie takejto siete vyžaduje veľké množstvo sieťového kábla, ale efektivita jeho prevádzky stojí za to.

Hviezdnou typológiou môže byť aj druh stromu, ktorý je kombináciou viacerých hviezd. V závislosti od prepletenia sa rozlišuje aktívny stav siete, pasívny stav alebo skutočný stav. V závislosti od stavu sa na vytváranie spojení medzi počítačovými jednotkami zahrnutými v sieti používajú buď rozbočovače s koncentrátormi alebo centrálne počítače.

Ak sa vyberie centrálny počítač, môžete vytvoriť skutočne spoľahlivú a produktívnu sieť, ale nie lacnú. Ak použijete rozbočovače s koncentrátormi, bude to stáť niekoľkonásobne menej, ale ukazovateľ výkonu bude výrazne nižší.

Charakteristika kruhovej topológie: princíp činnosti

Kruhová topológia znamená priame spojenie všetkých sieťových kanálov do jedného neprerušeného reťazca. To neznamená, že ide o typický kruh. Podstata kruhovej siete spočíva v tom, že výstup jednej počítačovej jednotky a vstup inej sa používajú na prenos elektronických údajov. Pohyb informácií prebieha v jednom prúde. Ak sú na výstupe informácie a nie sú prijaté na vstupe, potom sa opäť vrátia na výstup s následným pokusom dostať sa na vstup. To znamená, že informácie sa vždy pohybujú po rovnakej trase od odosielateľa k príjemcovi a späť.

Logický krúžok má tendenciu sa uzatvárať. Hlavnou výhodou kruhovej siete je veľmi jednoduché nastavenie. Nie je však spoľahlivý proti neočakávaným poruchám. Ak je v obvode porucha, dátové zvonenie sa preruší. Najčastejšie v praxi IT špecialisti realizujú projekty modifikovanej typológie prstencov.

Kombinované riešenia pre vytváranie lokálnych počítačových sietí

Na zabezpečenie spoľahlivosti siete sa v praxi často používajú kombinácie základných sieťových topológií. Najčastejšie používané sú topológie hviezda-bus alebo hviezda-kruh. Aký je výsledok spojenia viacerých nástrojov pri kladení lokálnych počítačových sietí? Odpoveď je jasná - zabezpečenie spoľahlivosti siete, odolnosť voči poruchám a absencia povinného dodržiavania zásady prenosu informácií v reťazci, čo zjednodušuje prácu, keď sa v sieti vyskytnú chyby.

Zároveň je zjednodušený princíp fungovania samotnej siete a proces jej inštalácie.

Poďme si to zhrnúť

Teraz poznáte hlavné typy topológií siete. Možnosti uvedené v tomto článku sú najtypickejšie a najpoužívanejšie pri inštalácii moderných lokálnych počítačových sietí. To však neznamená, že sa nepoužívajú pokročilejšie topológie, ktoré sa často vyvíjajú pre špecifické služobné objekty, napríklad vedecké alebo vojenské. Ale pre typické civilné aplikácie sú tu diskutované sieťové topológie úplne postačujúce.

Existujúce topológie boli vytvárané už desaťročia, takže má zmysel ich široko používať.

Úvod

1. Koncepcia topológie siete

2. Základné sieťové topológie

2.3 Základná topológia kruhovej siete

3. Ďalšie možné topológie siete

3.1 Stromová topológia siete

3.2 Kombinované topológie siete

3.3 Topológia siete "Grid".

4. Polysémia pojmu topológia

Záver

Bibliografia

Úvod

Ľudskú činnosť si dnes nemožno predstaviť bez použitia počítačových sietí.

Počítačová sieť je distribuovaný systém spracovania informácií pozostávajúci z najmenej dvoch počítačov, ktoré navzájom spolupracujú špeciálne prostriedky komunikácie.

V závislosti od vzdialenosti počítačov a rozsahu sa siete konvenčne delia na lokálne a globálne.

Lokálne siete sú siete, ktoré majú uzavretú infraštruktúru predtým, ako sa dostanú k poskytovateľom služieb. Pojem „LAN“ môže opísať tak malú kancelársku sieť, ako aj veľkú sieť na úrovni závodu, ktorá pokrýva niekoľko stoviek hektárov. Lokálne siete sú zvyčajne nasadené v rámci určitej organizácie, preto sa nazývajú aj firemné siete.

Niekedy sa rozlišujú siete medzitriedy - mestská alebo regionálna sieť, t.j. sieť v rámci mesta, regiónu a pod.

Globálna sieť pokrýva veľké geografické regióny vrátane miestnych sietí a iných telekomunikačných sietí a zariadení. Globálne siete majú takmer rovnaké možnosti ako lokálne. Rozširujú však svoje pole pôsobnosti. Výhody používania globálnych sietí sú obmedzené predovšetkým rýchlosťou prevádzky: globálne siete fungujú nižšou rýchlosťou ako lokálne.

Z vyššie uvedených počítačových sietí upriamime pozornosť na lokálne siete, aby sme lepšie pochopili architektúru sietí a spôsoby prenosu dát. A na to potrebujete poznať niečo ako topológiu siete.

1. Koncepcia topológie siete

Topológia je fyzická konfigurácia siete kombinovaná s jej logickými charakteristikami. Topológia je štandardný termín používaný na opis základného usporiadania siete. Pochopením toho, ako sa používajú rôzne topológie, môžete určiť, aké schopnosti majú rôzne typy sietí.

Existujú dva hlavné typy topológií:

fyzické

logické

Logická topológia popisuje pravidlá interakcie sieťových staníc pri prenose dát.

Fyzická topológia určuje, ako sú pamäťové médiá pripojené.

Pojem „topológia siete“ popisuje fyzické usporiadanie počítačov, káblov a iných sieťových komponentov. Topológia siete určuje jej vlastnosti.

Výber konkrétnej topológie ovplyvňuje:

zloženie potrebného sieťového vybavenia

charakteristiky sieťového zariadenia

možnosti rozšírenia siete

spôsob správy siete

Pri výbere topológie je potrebné brať do úvahy, že zaisťuje spoľahlivú a efektívnu prevádzku siete a pohodlnú správu sieťových dátových tokov. Je tiež žiaduce, aby sieť bola lacná z hľadiska nákladov na vytvorenie a údržbu, ale zároveň by zostali možnosti na jej ďalšie rozširovanie a pokiaľ možno aj na prechod na vysokorýchlostné komunikačné technológie. Nie je to ľahká úloha! Aby ste to vyriešili, musíte vedieť, aké sieťové topológie existujú.

2. Základné sieťové topológie

Existujú tri základné topológie, na ktorých je postavená väčšina sietí.

hviezda

prsteň

Ak sú počítače prepojené jedným káblom, topológia sa nazýva „zbernica“. Keď sú počítače pripojené ku káblovým segmentom vychádzajúcich z jedného bodu alebo rozbočovača, topológia sa nazýva hviezdicová topológia. Ak je kábel, ku ktorému sú počítače pripojené, uzavretý do kruhu, táto topológia sa nazýva kruh.

Aj keď sú samotné základné topológie jednoduché, v skutočnosti často dochádza k pomerne zložitým kombináciám, ktoré spájajú vlastnosti viacerých topológií.

2.1 Topológia zbernicovej siete

V tejto topológii sú všetky počítače navzájom prepojené jedným káblom (obrázok 1).

Obrázok 1 - Schéma topológie siete typu "bus".

V sieti so „zbernicovou“ topológiou počítače adresujú údaje konkrétnemu počítaču a prenášajú ich po kábli vo forme elektrických signálov – hardvérových MAC adries. Aby ste pochopili proces interakcie počítača cez zbernicu, musíte pochopiť nasledujúce pojmy:

prenos signálu

odraz signálu

Terminátor

1. Prenos signálu

Údaje vo forme elektrických signálov sa prenášajú do všetkých počítačov v sieti; informácie však prijíma len ten, ktorého adresa sa zhoduje s adresou príjemcu zašifrovanou v týchto signáloch. Navyše v danom čase môže vysielať iba jeden počítač. Keďže dáta do siete prenáša len jeden počítač, jeho výkon závisí od počtu počítačov pripojených na zbernicu. Čím viac ich je, t.j. Čím viac počítačov čaká na prenos údajov, tým je sieť pomalšia. Nie je však možné odvodiť priamy vzťah medzi šírkou pásma siete a počtom počítačov v nej. Pretože okrem počtu počítačov je výkon siete ovplyvnený mnohými faktormi, vrátane:

hardvérové vlastnosti počítačov v sieti

frekvencia, s akou počítače prenášajú údaje

typ spustených sieťových aplikácií

typ sieťového kábla

vzdialenosť medzi počítačmi v sieti

2. Odraz signálu

3. Terminátor

Aby sa zabránilo odrazu elektrických signálov, na každom konci kábla sú nainštalované zástrčky (terminátory), ktoré tieto signály absorbujú (obrázok 2). Všetky konce sieťového kábla musia byť k niečomu pripojené, napríklad k počítaču alebo valcovému konektoru - aby sa zväčšila dĺžka kábla. K akémukoľvek voľnému - nezapojenému - koncu kábla musí byť pripojený terminátor, aby sa zabránilo odrazu elektrických signálov.

Obrázok 2 - Inštalácia terminálu

Táto sieťová topológia má výhody aj nevýhody. Medzi výhody patrí:

krátky čas nastavenia siete

nízke náklady (vyžaduje sa menej káblových a sieťových zariadení)

jednoduchosť nastavenia

Porucha pracovnej stanice nemá vplyv na prevádzku siete

Nevýhody tejto topológie sú nasledovné.

takéto siete sa ťažko rozširujú (zvýšenie počtu počítačov v sieti a počtu segmentov - jednotlivých úsekov káblov, ktoré ich spájajú).

Keďže zbernica je zdieľaná, vysielať môže naraz iba jeden z počítačov.

„Zbernica“ je pasívna topológia – počítače iba „počúvajú“ kábel a nedokážu obnoviť signály, ktoré sú zoslabené počas prenosu cez sieť.

Spoľahlivosť siete so zbernicovou topológiou je nízka. Keď elektrický signál dosiahne koniec kábla, odrazí sa (pokiaľ sa neprijmú špeciálne opatrenia) a naruší prevádzku celého segmentu siete.

Problémy spojené s topológiou zberníc viedli k tomu, že tieto siete, také populárne pred desiatimi rokmi, sa v súčasnosti prakticky nepoužívajú.

Topológia siete zbernice je známa ako logická topológia 10 Mbps Ethernet.

2.2 Základná topológia hviezdicovej siete

V hviezdicovej topológii sú všetky počítače pripojené pomocou káblových segmentov k centrálnemu komponentu nazývanému rozbočovač (obrázok 3).

Signály z vysielacieho počítača prechádzajú cez hub ku všetkým ostatným.

Táto topológia vznikla v prvých dňoch výpočtovej techniky, keď boli počítače pripojené k centrálnemu hlavnému počítaču.

Termín topológia popisuje fyzické usporiadanie počítačov, káblov a iných sieťových komponentov.

Topológia je štandardný termín používaný odborníkmi na opis základného usporiadania siete.

Okrem termínu „topológia“ sa na opis fyzického usporiadania používa aj toto:

Fyzické umiestnenie;

Rozloženie;

Diagram;

Topológia siete určuje jej vlastnosti. Výber konkrétnej topológie ovplyvňuje najmä:

zloženie potrebného sieťového vybavenia;

charakteristiky sieťových zariadení;

možnosti rozšírenia siete;

spôsob správy siete.

Ak chcete zdieľať zdroje alebo vykonávať iné sieťové úlohy, počítače musia byť navzájom prepojené. Na tento účel sa vo väčšine prípadov používa kábel (menej často bezdrôtové siete - infračervené zariadenia). Jednoduché pripojenie počítača káblom, ktorý spája ďalšie počítače, však nestačí. Rôzne typy káblov v kombinácii s rôznymi sieťovými kartami, sieťovými operačnými systémami a inými komponentmi vyžadujú rôzne rozloženie počítača.

Každá topológia siete vyžaduje množstvo podmienok. Môže napríklad diktovať nielen typ kábla, ale aj spôsob jeho uloženia.

Základné topológie

hviezda
prsteň

Ak sú počítače prepojené jedným káblom, topológia sa nazýva zbernica. Keď sú počítače pripojené ku káblovým segmentom vychádzajúcich z jedného bodu alebo rozbočovača, topológia sa nazýva hviezdicová topológia. Ak je kábel, ku ktorému sú počítače pripojené, uzavretý do kruhu, táto topológia sa nazýva kruh.

Pneumatika.

Topológia zbernice sa často nazýva „lineárna zbernica“. Táto topológia je jednou z najjednoduchších a najrozšírenejších topológií. Používa jeden kábel, nazývaný chrbtica alebo segment, po ktorom sú pripojené všetky počítače v sieti.

V sieti so zbernicovou topológiou počítače adresujú údaje konkrétnemu počítaču ich prenosom po kábli vo forme elektrických signálov.

Údaje vo forme elektrických signálov sa prenášajú do všetkých počítačov v sieti; informáciu však dostane ten, ktorého adresa sa zhoduje s adresou príjemcu zašifrovanou v týchto signáloch. Navyše v danom čase môže vysielať iba jeden počítač.

Keďže dáta do siete prenáša len jeden počítač, jeho výkon závisí od počtu počítačov pripojených na zbernicu. Čím viac ich je, tým pomalšie sieť funguje. Zbernica je pasívna topológia. To znamená, že počítače iba „počúvajú“ dáta prenášané cez sieť, ale neprenášajú ich od odosielateľa k príjemcovi. Ak teda jeden z počítačov zlyhá, nebude to mať vplyv na fungovanie ostatných. V tejto topológii sú dáta distribuované po celej sieti – z jedného konca kábla na druhý. Ak nepodniknete žiadne kroky, signály, ktoré sa dostanú na koniec kábla, sa odrazia a iným počítačom to neumožní prenos. Preto, keď sa dáta dostanú do cieľa, elektrické signály musia byť zhasnuté. Za týmto účelom sú na každom konci kábla v sieti so zbernicovou topológiou na absorbovanie elektrických signálov inštalované terminátory (tiež nazývané zástrčky).

Výhody: absencia ďalších aktívnych zariadení (napríklad opakovačov) robí takéto siete jednoduchými a lacnými.

Diagram topológie lineárnej lokálnej siete

Nevýhodou lineárnej topológie sú však obmedzenia veľkosti siete, funkčnosti a rozšíriteľnosti.

Prsteň

V kruhovej topológii je každá pracovná stanica pripojená k svojim dvom najbližším susedom. Tento vzťah tvorí lokálnu sieť vo forme slučky alebo kruhu. Dáta sa prenášajú v kruhu v jednom smere a každá stanica hrá úlohu opakovača, ktorý prijíma a odpovedá na pakety, ktoré sú jej adresované, a prenáša ďalšie pakety na ďalšiu pracovnú stanicu „dole“. V pôvodnej kruhovej sieti boli všetky objekty navzájom prepojené. Toto spojenie muselo byť uzavreté. Na rozdiel od pasívnej zbernicovej topológie tu každý počítač funguje ako opakovač, zosilňuje signály a odovzdáva ich ďalšiemu počítaču. Výhodou tejto topológie bola predvídateľná doba odozvy siete. Čím viac zariadení bolo v kruhu, tým dlhšie sieti trvalo, kým odpovedala na požiadavky. Jeho najvýznamnejšou nevýhodou je, že ak zlyhá aspoň jedno zariadenie, celá sieť odmietne fungovať.

Jedným z princípov prenosu dát cez krúžok je tzv odovzdanie tokenu. Podstatou je toto. Token sa prenáša postupne, z jedného počítača do druhého, až kým ho neprijme ten, ktorý chce preniesť údaje. Odosielajúci počítač upraví token, umiestni e-mailovú adresu do údajov a odošle ju do kruhu.

Túto topológiu je možné zlepšiť pripojením všetkých sieťových zariadení cez stredisko(Stredisko zariadenie spájajúce iné zariadenia). Vizuálne „vyladený“ prsteň už nie je fyzicky prsteňom, ale v takejto sieti sa dáta stále prenášajú v kruhu.

Na obrázku plné čiary označujú fyzické pripojenia a bodkované čiary označujú smer prenosu údajov. Takáto sieť má teda logickú kruhovú topológiu, pričom fyzicky ide o hviezdu.

Hviezda

V hviezdicovej topológii sú všetky počítače pripojené pomocou káblových segmentov k centrálnemu komponentu, ktorý má rozbočovač. Signály z vysielacieho počítača prechádzajú cez hub ku všetkým ostatným. V hviezdicových sieťach je kabeláž a správa konfigurácie siete centralizovaná. Ale je tu aj nevýhoda: keďže všetky počítače sú pripojené k centrálnemu bodu, spotreba káblov výrazne stúpa pri veľkých sieťach. Ak navyše zlyhá centrálny komponent, naruší sa celá sieť.

Výhoda: Ak sa pokazí jeden počítač alebo zlyhá kábel spájajúci jeden počítač, potom iba tento počítač nebude môcť prijímať a vysielať signály. Toto neovplyvní ostatné počítače v sieti. Celková rýchlosť siete je obmedzená iba šírkou pásma hubu.

V moderných lokálnych sieťach dominuje hviezdicová topológia. Takéto siete sú dosť flexibilné, ľahko rozšíriteľné a relatívne lacné v porovnaní so zložitejšími sieťami, v ktorých sú metódy prístupu zariadení do siete prísne fixné. „Hviezdy“ teda nahradili zastarané a zriedka používané lineárne a kruhové topológie. Navyše sa stali prechodným článkom k poslednému typu topológie - vytočené hviezdy e.

Prepínač je viacportové aktívne sieťové zariadenie. Prepínač si „pamätá“ hardvérové (alebo MAC–MediaAccessControl) adresy zariadení k nemu pripojených a vytvára dočasné cesty od odosielateľa k príjemcovi, po ktorých sa prenášajú dáta. V typickej lokálnej sieti s prepínanou topológiou existuje niekoľko pripojení k prepínaču. Každý port a zariadenie, ktoré je k nemu pripojené, má svoju vlastnú šírku pásma (rýchlosť prenosu dát).

Prepínače môžu výrazne zlepšiť výkon siete. Po prvé, zväčšia celkovú šírku pásma, ktorá je dostupná pre danú sieť. Napríklad 8-vodičový prepínač môže mať 8 samostatných pripojení, pričom každé podporuje rýchlosti až 10 Mbit/s. Podľa toho je priepustnosť takéhoto zariadenia 80 Mbit/s. Prepínače v prvom rade zvyšujú výkon siete znížením počtu zariadení, ktoré dokážu zaplniť celú šírku pásma jedného segmentu. Jeden takýto segment obsahuje iba dve zariadenia: sieťové zariadenie pracovnej stanice a port prepínača. O šírku pásma 10 Mbit/s teda môžu „súťažiť“ len dve zariadenia a nie osem (pri použití obyčajného 8-portového hubu, ktorý takéto rozdelenie šírky pásma na segmenty nepočíta).

Na záver treba povedať, že sa rozlišuje topológia fyzických spojení (fyzická štruktúra siete) a topológia logických spojení (logická štruktúra siete)

Konfigurácia fyzické spojenia je určený elektrickými prepojeniami počítačov a môže byť znázornený ako graf, ktorého uzlami sú počítače a komunikačné zariadenia a okraje zodpovedajú káblovým segmentom spájajúcim dvojice uzlov.

Logické súvislosti predstavujú cesty informačných tokov cez sieť, sú tvorené vhodne nakonfigurovaným komunikačným zariadením.

V niektorých prípadoch sú fyzické a logické topológie rovnaké a niekedy nie.

Sieť znázornená na obrázku je príkladom nesúladu medzi fyzickou a logickou topológiou. Fyzicky sú počítače prepojené pomocou spoločnej zbernicovej topológie. Prístup k zbernici sa neuskutočňuje podľa algoritmu náhodného prístupu, ale prenosom tokenu (tokenu) v kruhovom vzore: z počítača A do počítača B, z počítača B do počítača C atď. Tu sa už poradie prenosu tokenov neopakuje fyzické spojenia, ale je určená logickou konfiguráciou sieťových adaptérov. Nič vám nebráni nakonfigurovať sieťové adaptéry a ich ovládače tak, aby počítače tvorili prstenec v inom poradí, napríklad B, A, C... Fyzická štruktúra sa však nemení.

Bezdrôtová sieť.

Fráza „bezdrôtové prostredie“ môže byť zavádzajúca, pretože znamená, že v sieti nie sú žiadne káble. V skutočnosti bezdrôtové komponenty zvyčajne interagujú so sieťou, ktorá používa kábel ako prenosové médium. Takáto sieť so zmiešanými komponentmi sa nazýva hybridná.

V závislosti od technológie možno bezdrôtové siete rozdeliť do troch typov:

lokálne siete;

rozšírené lokálne siete;

mobilné siete (prenosné počítače).

Spôsoby prenosu:

Infra červená radiácia;

rádiový prenos v úzkom spektre (jednofrekvenčný prenos);
rádiový prenos v rozptýlenom spektre.

Okrem týchto spôsobov prenosu a prijímania dát môžete použiť mobilné siete, paketové rádiové spojenia, mobilné siete a mikrovlnné systémy prenosu dát.

V dnešnej dobe kancelárska sieť nie je len o prepojení počítačov medzi sebou. Je ťažké si predstaviť modernú kanceláriu bez databáz, ktoré uchovávajú finančné výkazy podniku a personálne informácie. Vo veľkých sieťach sa pre bezpečnosť databáz a zvýšenie rýchlosti prístupu k nim spravidla používajú samostatné servery na ukladanie databáz. Teraz je tiež ťažké predstaviť si modernú kanceláriu bez prístupu na internet. Možnosť schémy bezdrôtová sieť kancelária je znázornená na obrázku

Poďme teda na záver: budúcu sieť treba starostlivo naplánovať. Ak to chcete urobiť, mali by ste odpovedať na nasledujúce otázky:

Prečo potrebujete sieť?

Koľko používateľov bude vo vašej sieti?

Ako rýchlo sa bude sieť rozširovať?

Vyžaduje táto sieť prístup na internet?

Je potrebná centralizovaná správa používateľov siete?

Potom nakreslite hrubý diagram siete na papier. Nemali by ste zabudnúť na náklady na sieť.

Ako sme zistili, topológia je najdôležitejším faktorom pri zlepšovaní celkového výkonu siete. Základné topológie môžu byť použité v akejkoľvek kombinácii. Je dôležité pochopiť, že silné a slabé stránky každej topológie ovplyvňujú požadovaný výkon siete a závisia od existujúcich technológií. Je potrebné nájsť rovnováhu medzi skutočným umiestnením siete (napríklad vo viacerých budovách), možnosťami použitia kábla, cestou jeho inštalácie a dokonca aj jeho typom.

Populárne v kategórii: