Domov › Vzdelávanie › Všetky topológie LAN. Základné topológie lokálnych sietí. Typy lokálnych sietí a ich zariadenie. O hviezdnej topológii

Všetky topológie LAN. Základné topológie lokálnych sietí. Typy lokálnych sietí a ich zariadenie. O hviezdnej topológii

Topológia lokálnych sietí.

Zloženie a konfigurácia sieťových zariadení v závislosti od topológie siete.

1. Pojem topológie siete

Všeobecná schéma pripojenia počítačov k lokálnym sieťam sa nazýva topológie siete

Topológia je fyzická konfigurácia siete spolu s jej logickými charakteristikami. Topológia je štandardný termín používaný na opis základného usporiadania siete. Pochopením toho, ako sa používajú rôzne topológie, bude možné určiť, aké schopnosti Rôzne druhy siete.

Existujú dva hlavné typy topológií:

fyzické
logické

Logická topológia popisuje pravidlá pre interakciu sieťových staníc pri prenose dát.

Fyzická topológia definuje spôsob pripojenia dátových nosičov.

Pojem "topológia siete" sa vzťahuje na fyzické usporiadanie počítačov, káblov a iných sieťových komponentov. Topológia fyzických spojení môže nadobudnúť rôzne „geometrické“ podoby, pričom podstatné nie je geometrické umiestnenie kábla, ale iba prítomnosť spojenia 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 lúčov. Decentralizovaná konfigurácia je podobná reťazi lezcov, kde má každý svoju pozíciu vo zväzku a všetky sú spojené jedným lanom. Logické charakteristiky topológie siete určujú cestu paketu, keď je prenášaný cez sieť.

Pri výbere topológie treba brať do úvahy, že poskytuje spoľahlivé a efektívnu prácu siete, pohodlné riadenie toku dát v sieti. Je tiež žiaduce, aby sa sieť ukázala ako lacná z hľadiska nákladov na vytvorenie a údržbu, ale zároveň existovali príležitosti 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 sú topológie siete.

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 „prsteň“, ak je kábel, ku ktorému sú počítače pripojené, uzavretý do kruhu.

Aj keď samotné základné topológie nie sú zložité, 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. Takáto 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 absorbujúce signál.

V zbernicovej sieti počítače adresujú údaje konkrétnemu počítaču tak, že ich prenesú cez kábel vo forme elektrických signálov – hardvérových MAC adries. Aby ste pochopili proces komunikácie počítačov na zbernici, musíte pochopiť nasledujúce pojmy:

prenos signálu
odraz signálu
Terminátor

1. Prenos signálu

Údaje vo forme elektrických signálov sa prenášajú do všetkých počítačov v sieti; informáciu však prijíma len ten, ktorého adresa zodpovedá adrese príjemcu zašifrovanej v týchto signáloch. Okrem toho môže súčasne 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. Existuje však priamy vzťah medzi priepustnosť sieť a počet počítačov v nej je nemožný. Okrem počtu počítačov totiž na výkon siete vplýva mnoho faktorov 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 prijímaču. 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 sa šíria po celej sieti – z jedného konca kábla na druhý. Ak sa nevykoná žiadna špeciálna akcia, signál sa odrazí, keď dosiahne koniec kábla a zabráni iným počítačom vo vysielaní. 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, terminátory), ktoré tieto signály absorbujú. Všetky konce sieťového kábla musia byť k niečomu pripojené, napríklad k počítačovému alebo súdkovému konektoru - aby sa zväčšila dĺžka kábla. Terminátor musí byť pripojený k akémukoľvek voľnému (nepripojenému) koncu kábla, aby sa zabránilo odrazu elektrických signálov.

Inštalácia terminátora

K porušeniu integrity siete môže dôjsť, ak dôjde k prerušeniu sieťového kábla, keď je fyzicky prerušený alebo je odpojený 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 nefunguje. 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 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 kusov káblov, ktoré ich spájajú).
keďže zbernica je zdieľaná, iba jeden z počítačov môže vysielať naraz.
"zbernica" je pasívna topológia - počítače len "počúvajú" kábel a nedokážu obnoviť signály, ktoré sú pri prenose cez sieť utlmené.
spoľahlivosť siete so zbernicovou topológiou nie je vysoká. Keď sa elektrický signál dostane na koniec kábla, odrazí sa (ak 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 zbernicovej siete je známa ako logická topológia Ethernet 10 Mbit/s.

2.2 Základná topológia hviezdicovej siete

V hviezdicovej topológii sú všetky počítače pripojené k centrálnemu komponentu nazývanému rozbočovač. Každý počítač je pripojený k sieti samostatným prepojovacím káblom. Signály z vysielajúceho počítača prechádzajú cez rozbočovač ku všetkým ostatným.

Vo „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 veda keď boli počítače pripojené k centrálnemu, hlavnému počítaču.

Schéma topológie hviezdnej siete

Výhody typológia "hviezda":

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

Nedostatky typológia "hviezda":

porucha 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 nosičom je krútená dvojlinka. Kategória UTP 3 alebo 5. (Kategórie krútených párov káblov, ktoré sú očíslované 1 až 7 a definujú efektívny frekvenčný rozsah, ktorý má prejsť. Kábel vyššej kategórie zvyčajne obsahuje viac párov vodičov a každý pár má viac závitov na jednotku dĺžky.)

Topológia hviezdy sa odráža v Rýchla technológia Ethernet6.

2.3 Základná topológia kruhovej siete

Pri kruhovej topológii sú počítače pripojené káblom, ktorý je uzavretý do kruhu. Preto kábel jednoducho nemôže mať voľný koniec, ku ktorému je potrebné pripojiť terminátor. Signály sa šíria po kruhu jedným smerom a prechádzajú cez každý počítač. Na rozdiel od pasívnej "zbernicovej" topológie tu každý počítač funguje ako opakovač (repeater), zosilňuje signály a prenáša ich do ďalšieho počítača. Ak teda zlyhá jeden počítač, prestane fungovať celá sieť.

Schéma kruhovej siete

Fungovanie „krúžku“ uzavretej topológie je založené na prenose tokenu.

Token je balík údajov, ktorý umožňuje počítaču odosielať údaje do siete.

Token sa postupne prenáša z jedného počítača do druhého, kým ho neprijme ten, ktorý „chce“ prenášať dáta. Počítač, ktorý chce spustiť prenos, „zachytí“ token, upraví ho, vloží do údajov adresu príjemcu 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 vysielajúcemu, kde potvrdí skutočnosť prijatia údajov. Po prijatí potvrdenia vytvorí odosielajúci počítač nový token a vráti ho do siete.

Na prvý pohľad sa zdá, že presun 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 kruhové topológie:

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

Nedostatky kruhové topológie:

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

Najpoužívanejšie 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

Topológiu "strom" (strom) 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 kombinujúcich niekoľko komunikačných liniek a pri pasívnom strome - koncentrátory (huby).

Obrázok 6 - Schéma topológie siete typu "aktívny strom".

Obrázok 7 - Schéma topológie siete typu "pasívny strom"

3.2 Kombinované topológie siete

Často sa používajú kombinované topológie, medzi ktorými sú najbežnejšie hviezdicové a hviezdicové.

Topológia hviezda-bus využíva kombináciu zbernice a pasívnej hviezdy.

Schéma kombinovanej topológie siete "star-bus".

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

V prípade topológie star-ring (hviezda-ring) sa do kruhu nespájajú samotné počítače, ale špeciálne rozbočovače, ku ktorým sú zase pripojené počítače pomocou dvojitých komunikačných liniek v tvare hviezdy.

Schéma kombinovanej topológie siete "hviezdicový kruh".

V skutočnosti sú všetky počítače v sieti zahrnuté v uzavretom kruhu, pretože vo vnútri rozbočovačov 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 pre sieťové káble na jednom mieste. Ak hovoríme o šírení informácie, táto topológia je ekvivalentná klasickému kruhu.

3.3 Topológia siete "Grid".

Nakoniec by sme mali spomenúť mesh, alebo grid (mesh) topológiu, v ktorej sú všetky alebo mnohé počítače a iné zariadenia priamo navzájom prepojené (obrázok 10).

Obrázok 10 - Schéma mriežkovej topológie siete

Takáto topológia je mimoriadne spoľahlivá – ak je ktorýkoľvek kanál prerušený, prenos údajov sa nezastaví, pretože je možných niekoľko ciest doručovania informácií. Gridové topológie (najčastejšie nie úplné, ale čiastočné) sa používajú tam, kde je potrebné zabezpečiť maximálnu odolnosť proti chybám siete, napríklad pri kombinovaní 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 kombináciou niekoľkých „hviezd“ (napríklad stromová topológia) a metódy prístupu k médiám CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access). detekcia kolízie).

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. Na vybudovanie lokálnych spojení medzi počítačmi sa používajú rôzne druhy káblové systémy, sieťové adaptéry, opakovacie rozbočovače, mosty, prepínače a smerovače. Na pripojenie lokálnych sietí ku globálnej komunikácii 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 na pripojenie k digitálnych kanálov(TA - Koncové adaptéry ISDN siete, zariadenia na obsluhu digitálnych prenajatých kanálov, ako sú CSU/DSU atď.).

Pod topológiou(rozloženie, konfigurácia, štruktúra) počítačovej siete sa zvyčajne chápe ako fyzické umiestnenie počítačov v sieti voči jednému a spôsob, akým sú prepojené komunikačnými linkami. Je dôležité poznamenať, že pojem topológia sa v prvom rade týka lokálnych sietí, v ktorých možno ľahko sledovať štruktúru spojení. V sieťach WAN je štruktúra prepojenia zvyčajne pred používateľmi skrytá a nie je veľmi dôležitá, pretože každá komunikačná relácia môže sledovať svoju vlastnú cestu.
Topológia určuje požiadavky na zariadenie, typ použitého kábla, možné a najpohodlnejšie spôsoby riadenia ústredne, spoľahlivosť prevádzky a možnosti rozšírenia siete.

Existujú tri hlavné sieťové topológie:

1. Topológia zbernicovej 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. Sieťová topológia hviezda(hviezda), v ktorom sú k jednému centrálnemu počítaču pripojené ďalšie periférne počítače a každý z nich využíva svoju samostatnú komunikačnú linku (obr. 2);

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

Ryža. 1. Topológia siete "bus"

Ryža. 2. Topológia siete "hviezda"

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.

Topológia zbernice(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 iba 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 ktorého sa prenášajú 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 je zvyčajne možné aj počas prevádzky siete. Vo väčšine prípadov je pri použití zbernice potrebné minimálne množstvo prepojovacieho kábla v porovnaní s inými topológiami. Pravda, treba počítať s tým, že na každý počítač sa hodia dva káble (okrem dvoch krajných), čo nie je vždy výhodné.
Pretože riešenie možných konfliktov v tomto prípade pripadá na sieťové vybavenie každého jednotlivého účastníka, vybavenie sieťovým adaptérom so zbernicovou topológiou je náročnejšie ako s inou topológiou. Vzhľadom na rozšírené používanie sietí so zbernicovou topológiou (Ethernet, Arcnet) však náklady na sieťové vybavenie nie sú príliš vysoké.
Zbernica nepodlieha hrozným poruchám jednotlivých počítačov, pretože všetky ostatné počítače v sieti môžu ďalej normálne komunikovať. Môže sa zdať, že zbernica nie je strašná a kábel je prerezaný, keďže v tomto prípade sme posadnutí dvoma plne funkčnými zbernicami. Avšak kvôli zvláštnostiam šírenia elektrických signálov pozdĺž dlhých komunikačných liniek je potrebné zabezpečiť zahrnutie špeciálnych zariadení na konce zbernice - terminátory znázornené na obr. 1 vo forme obdĺžnikov. Bez zapnutých terminátorov sa signál odráža od konca linky a skresľuje sa, takže komunikácia cez sieť sa stáva nemožnou. Takže ak sa kábel zlomí alebo poškodí, komunikačná linka nie je koordinovaná a výmena sa zastaví aj medzi tými počítačmi, ktoré zostanú navzájom prepojené. Skrat v ktoromkoľvek bode kábla 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 utlmené a nijako sa neobnovujú, čo kladie prísne obmedzenia na celkovú dĺžku komunikačných liniek, navyše každý účastník môže prijímať signály rôznych úrovní od siete v závislosti od vzdialenosti k účastníkovi prenosu. To kladie dodatočné požiadavky na prijímacie uzly sieťových zariadení. Na zväčšenie dĺžky siete so zbernicovou topológiou sa často používa niekoľko segmentov (z ktorých každý je zbernicou), prepojených 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 "hviezda" je topológia s jasne definovaným centrom, ku ktorému sú pripojení všetci ostatní účastníci. Celá výmena informácií prebieha výlučne cez centrálny počítač, ktorý takto znáša veľmi veľkú záťaž, preto nemôže robiť nič iné ako sieť. Je zrejmé, že sieťové vybavenie centrálneho účastníka musí byť podstatne zložitejšie ako vybavenie periférnych účastníkov. V tomto prípade nie je potrebné hovoriť o rovnosti predplatiteľov. Spravidla je to centrálny počítač, ktorý je najvýkonnejší a na ňom sú priradené všetky funkcie riadenia 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 poruchám počítača, potom zlyhanie periférneho počítača neovplyvňuje fungovanie časti siete, ktorá zostáva, ale akékoľvek zlyhanie centrálneho počítača robí sieť úplne nefunkčnou. Preto by sa mali prijať osobitné opatrenia na zlepšenie spoľahlivosti centrálneho počítača a jeho sieťového vybavenia. Prerušenie akéhokoľvek kábla alebo skrat v ňom s hviezdicovou topológiou naruší výmenu len s jedným počítačom a všetky ostatné počítače môžu ďalej normálne fungovať.
Na deklinácii od zbernice sú v hviezde na každej komunikačnej linke iba dvaja účastníci: centrálny a jeden z periférnych. Najčastejšie sa na ich prepojenie používajú dve komunikačné linky, z ktorých každá prenáša informácie len jedným smerom. Na každom spoji je teda len jeden prijímač a jeden vysielač. To všetko výrazne zjednodušuje nastavenie siete v porovnaní so zbernicou a šetrí potrebu použitia ďalších externých terminátorov. Problém útlmu signálov v komunikačnom vedení je tiež riešený vo „hviezde“ jednoduchšie ako v „zbernici“, pretože každý prijímač dostáva vždy 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 pripojenie nových účastníkov pomerne jednoduché, potom je jednoducho nemožné, ak sa prekročia. Je pravda, že niekedy hviezda poskytuje možnosť budovania, 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 len vyzerá ako hviezda (obr. 4). V tejto dobe je oveľa bežnejšia ako aktívna hviezda. Stačí povedať, že sa dnes používa v najpopulárnejšej sieti Ethernet.

Ryža. 4. Topológia "pasívna hviezda"

Stred siete s touto topológiou neobsahuje počítač, ale hub, čiže hub, ktorý plní rovnakú funkciu ako opakovač. Obnovuje signály, ktoré prichádzajú, a preposiela ich na iné prepojenia. Hoci schéma kabeláže je podobná 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 je potrebný aj rozbočovač. Poskytuje však množstvo doplnkových funkcií súvisiacich s výhodami hviezdy. Preto v poslednej dobe pasívna hviezda čoraz viac nahrádza skutočnú hviezdu, ktorá sa považuje za neperspektívnu topológiu.
Je tiež možné vyčleniť 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) spočíva v tom, že všetky body pripojenia sú zhromaždené na jednom mieste. To uľahčuje monitorovanie prevádzky siete, lokalizáciu porúch siete jednoduchým odpojením určitých účastníkov od centra (čo nie je možné napríklad v prípade zbernice) a tiež obmedzuje prístup neoprávnených osôb k dôležitým bodom pripojenia siete. . V prípade hviezdy je možné ku každému periférnemu účastníkovi pristupovať buď jedným káblom (ktorý vysiela v oboch smeroch) alebo dvoma káblami (každý z nich vysiela v jednom smere), pričom druhá situácia je bežnejšia. Spoločnou nevýhodou celej hviezdicovej topológie je oveľa vyššia cena kábla ako pri iných topológiách. Napríklad, ak sú počítače usporiadané v jednej línii (ako na obrázku 1), potom pri výbere hviezdicovej topológie budete potrebovať niekoľkonásobne viac káblov ako pri zbernicovej topológii. To môže výrazne ovplyvniť náklady na celú sieť ako celok.

Topológia "Ring"- ide o topológiu, v ktorej je každý počítač spojený komunikačnými linkami iba s dvoma ďalšími: z jedného iba prijíma informácie a do druhého iba prenáša. Na každej komunikačnej linke, ako v prípade hviezdy, funguje len jeden vysielač a jeden prijímač. To eliminuje potrebu externých terminátorov. Dôležitou vlastnosťou ringu je, že každý počítač znovu vysiela (obnovuje) signál, to znamená, že funguje ako opakovač, takže nezáleží na útlme signálu v celom ringu, iba na útlme medzi susednými počítačmi kruhu. dôležité. 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.
Prísne vzaté, šprotové počítače nie sú úplne rovnocenné (na rozdiel napríklad od zbernicovej topológie). Niektoré z nich nevyhnutne prijímajú informácie z počítača, ktorý vysiela v tomto momente, skôr a iné neskôr. Práve na tejto vlastnosti topológie sú postavené metódy riadenia sieťovej výmeny, špeciálne navrhnuté pre „prsteň“. Pri týchto metódach právo na ďalší prenos (alebo, ako sa hovorí, na zachytenie siete) prechádza postupne na ďalší počítač v kruhu.
Pripojenie nových účastníkov na „ring“ je väčšinou úplne bezbolestné, hoci si vyžaduje povinné odstavenie celej siete po dobu 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, poskytuje spoľahlivú prevádzku s najväčšími tokmi informácií prenášaných po sieti, pretože zvyčajne nemá konflikty (na rozdiel od zbernice), a neexistuje žiadny centrálny účastník (na rozdiel od hviezdy) .
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 káblov v kruhu robí celú sieť nepoužiteľnou. Prsteň je najzraniteľnejší na poškodenie kábla, takže táto topológia zvyčajne umožňuje položenie dvoch (alebo viacerých) paralelných komunikačných liniek, z ktorých jedna je v rezerve.
Veľkou výhodou ringu je zároveň to, že prenášanie signálov každým účastníkom umožňuje výrazne zväčšiť veľkosť celej siete ako celku (niekedy až na niekoľko desiatok kilometrov). Prsteň je vzhľadom na to výrazne lepší ako akákoľvek iná topológia.

nevýhodou krúžok (v porovnaní s hviezdičkou), môžeme predpokladať, že ku každému počítaču v sieti musia byť pripojené dva káble.

Niekedy je kruhová topológia založená na dvoch kruhových prepojeniach, ktoré prenášajú informácie v opačných smeroch. Účelom takéhoto riešenia je zvýšiť (ideálne dvojnásobne) rýchlosť prenosu informácií. Navyše, ak je jeden z káblov poškodený, sieť môže fungovať s iným káblom (maximálna rýchlosť sa však 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 kombinujúcich niekoľko komunikačných liniek a pri pasívnom strome - koncentrátory (huby).

Ryža. 5. Topológia "aktívny strom"

Ryža. 6. Topológia "pasívny strom". K - koncentrátory

Pomerne často sa používa aj kombinovaná topológia, napríklad hviezdicová zbernica, hviezdicový kruh.

Význam pojmu topológia.

Topológia siete určuje nielen fyzické umiestnenie počítačov, ale čo je ešte dôležitejšie, povahu spojení medzi nimi, vlastnosti šírenia signálov v sieti. Práve charakter spojov určuje mieru tolerancie sieťových porúch, požadovanú zložitosť sieťového vybavenia, najvhodnejší spôsob riadenia výmeny, možné typy prenosových médií (komunikačné kanály), prípustnú veľkosť siete (dĺžka komunikačné linky a počet účastníkov), potreba elektrickej koordinácie a mnohé ďalšie.
Keď sa v literatúre spomína topológia siete, môže to znamenať štyri veľmi odlišné koncepty, ktoré sa vzťahujú na rôzne úrovne. sieťovú architektúru:

1. Fyzická topológia (t. j. rozmiestnenie počítačov a kabeláže). V tomto obsahu sa napríklad pasívna hviezda nelíši od aktívnej hviezdy, a preto sa často nazýva jednoducho „hviezda“.

2. Logická topológia (čiže štruktúra spojení, charakter šírenia signálov 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 (čiže smer toku informácií prenášaných cez sieť).

Napríklad sieť s fyzickou a logickou topológiou „zbernice“ môže použiť odovzdanie sieťového záchytného práva ako metódu riadenia (to znamená byť kruh v tomto obsahu) a súčasne prenášať všetky informácie cez jeden vyhradený počítač (byť hviezdička v tomto obsahu).

Málokto pozná pojem topológie siete, no bežnému používateľovi výpočtovej techniky predsa len zostal pojem lokálna sieť. Takže topológie siete sú nástrojmi, ktoré určujú prácu vytvoreného počítačové siete, čo vám umožňuje pracovať súčasne s informáciami 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 určitou líniou komunikácie. Interakcia strojov zahrnutých v sieti môže byť rôzna. Je možné spojiť niekoľko zariadení do jedného celku vytvorením niekoľkých typov sietí:

prstencový;
hviezdny;
pneumatika;
hierarchický;
svojvoľný.

V IT prostredí 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 tie fyzické sú zodpovedné za geometriu siete, tak tie 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 uvažujeme o hlavných charakteristikách 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 monokanála sú nainštalované špeciálne takzvané terminátory. Osobné počítače zapojené do siete sú pripojené k spoločnej sieti cez konektor v tvare T v kontakte so spoločným lineárnym mono kanálom.

Elektronické dáta vstupujú do terminátorov a prichádzajú súčasne do všetkých uzlov siete, ale akceptujú sa elektronické dokumenty môže byť iba počítač, ktorému bola správa určená. Hlavný signál prenosu dát je zachytený každým počítačovým strojom zapojeným do siete, preto je elektronické médium na prenos dát bežnou súčasťou siete.

Zbernicová topológia si získala veľkú popularitu vďaka rozšíreným schopnostiam ethernetovej architektúry.

Hlavné výhody zbernicovej topológie sú nasledovné:

jednoduchosť nastavenia, prehľadná konfigurácia vytváranej siete;
sieť sa nepreruší, ak zlyhá niekoľko počítačov v nej zahrnutých, čo znamená, že je odolná voči všetkým možným poruchám počítačového hardvéru.

Hlavné nevýhody typológie pneumatík sú nasledovné:

dĺžka položeného sieťového kábla je obmedzená, počet jednotiek počítačového vybavenia zahrnutých v sieti je tiež obmedzený;
celá sieť závisí od zdravia monokanála, ak trpí, trpí celá sieť, často je veľmi ťažké nájsť miesto poruchy v zbernicovej sieti, najmä keď sú všetky jej komponenty izolované.

Charakterizácia hviezdicovej topológie: princíp činnosti

Pri vytváraní siete hviezdicového typu každý zvlášť Osobný počítač sa pripája k takzvanému rozbočovaču alebo koncentrátoru. Tým sa vytvorí paralelné prepojenie 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 sa odosielajú do všetkých komunikačných uzlov, ale prijímať ich môže iba jedna lokalita, pre ktorú boli pôvodne odoslané.

Hlavné výhody hviezdnej siete:

jednoduché nastavenie a pripojenie nového počítačového vybavenia;
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. Zahŕňa inteligentný nástroj, ktorý vykonáva pripojenie určitých počítačových jednotiek zahrnutých 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 pre rozbočovače, je tiež pripojený k centrálnemu rozbočovaču, ak dôjde k poruche v rámci siete, potom netrpí 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 veľa sieťového kábla, ale jej účinnosť stojí za to.

Hviezdnou typológiou môže byť aj druh stromu, ktorý je spojením viacerých hviezd. V závislosti od väzieb sa rozlišuje aktívny stav siete, pasívny alebo pravdivý. V závislosti od stavu slúžia na vytvorenie spojenia medzi počítačovými jednotkami zaradenými do siete, buď rozbočovačmi s rozbočovačmi alebo centrálnymi počítačmi.

Ak sa zvolí centrálny počítač, môže sa vytvoriť skutočne spoľahlivá a produktívna sieť, ale nie lacná. Ak používate rozbočovače s koncentrátormi, bude to stáť niekoľkonásobne lacnejšie, ale ukazovateľ výkonu bude oveľa nižší.

Charakteristika kruhovej topológie: princíp činnosti

Kruhová topológia znamená priame spojenie všetkých sieťových kanálov do jedného nerozlučiteľného reťazca. To neznamená, že ide o typický kruh. Podstatou kruhovej siete je, že na prenos elektronických dát sa využíva výstup jednej počítačovej jednotky a vstup inej. Pohyb informácií prebieha v jednom prúde. Ak sú na výstupe informácie a nie sú prijaté na vstupe, vrátia sa znova na výstup s následným pokusom dostať sa na vstup. To znamená, že informácie sa vždy pohybujú po rovnakej trase od odosielateľa k príjemcovi a naopak.

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

Kombinované riešenia pre vytváranie lokálnych počítačových sietí

Na zabezpečenie spoľahlivosti sietí sa v praxi často používajú kombinácie základných sieťových topológií. Najčastejšie používané sú topológie hviezda-bus alebo hviezda-kruh. Čo má za následok spojenie viacerých nástrojov pri kladení lokálnych počítačových sietí? Odpoveď je tu jednoznačná - zabezpečenie spoľahlivosti siete, odolnosť voči poruchám a absencia povinného dodržiavania zásady prenosu informácií v reťazci, čo zjednodušuje prácu v prípade porúch v sieti.

To zjednodušuje princíp fungovania samotnej siete a proces jej inštalácie.

Zhrnutie

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, často sa takéto topológie vyvíjajú pre špecifické objekty služieb, napríklad pre vedecké alebo vojenské. Ale pre typickú civilnú aplikáciu sú tu diskutované sieťové topológie úplne postačujúce.

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

Úvod

1. Pojem 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 systém distribuovaného spracovania informácií pozostávajúci z najmenej dvoch počítačov, ktoré navzájom spolupracujú špeciálne prostriedky spojenia.

V závislosti od vzdialenosti počítačov a rozsahu sú siete podmienene rozdelené na lokálne a globálne.

Lokálne siete – siete, ktoré majú uzavretú infraštruktúru predtým, ako sa dostanú k poskytovateľom služieb. Pojem „LAN“ môže opísať tak malú kancelársku sieť, ako aj veľkú továrenskú sieť s rozlohou niekoľko stoviek hektárov. Lokálne siete sú zvyčajne nasadené v rámci organizácie, preto sa nazývajú aj firemné siete.

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

Globálna sieť pokrýva veľké geografické oblasti vrátane lokálnych sietí a iných telekomunikačných sietí a zariadení. Globálne siete majú prakticky rovnaké možnosti ako lokálne. Rozširujú však svoje pole pôsobnosti. Výhody používania globálnych sietí sú obmedzené predovšetkým rýchlosťou práce: globálne siete pracovať pomalšou rýchlosťou ako miestne.

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

1. Pojem topológie siete

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

Existujú dva hlavné typy topológií:

fyzické

logické

Logická topológia popisuje pravidlá pre interakciu sieťových staníc pri prenose dát.

Fyzická topológia definuje spôsob, akým sú pamäťové médiá pripojené.

Pojem "topológia siete" sa vzťahuje na 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 treba brať do úvahy, že zabezpečuje spoľahlivú a efektívnu prevádzku siete, pohodlné riadenie sieťových dátových tokov. Je tiež žiaduce, aby sa sieť ukázala ako lacná z hľadiska nákladov na vytvorenie a údržbu, ale zároveň existovali príležitosti 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 sú topológie siete.

2. Základné sieťové topológie

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

hviezda

prsteň

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

Aj keď samotné základné topológie nie sú zložité, 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 ich prenosom po kábli vo forme elektrických signálov – hardvérových MAC adries. Aby ste pochopili proces komunikácie medzi počítačmi na zbernici, musíte pochopiť nasledujúce pojmy:

prenos signálu

odraz signálu

Terminátor

1. Prenos signálu

Údaje vo forme elektrických signálov sa prenášajú do všetkých počítačov v sieti; informáciu však prijíma len ten, ktorého adresa zodpovedá adrese príjemcu zašifrovanej v týchto signáloch. Okrem toho môže súčasne 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. Okrem počtu počítačov totiž na výkon siete vplýva mnoho faktorov 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, terminátory), ktoré tieto signály pohlcujú (obrázok 2). Všetky konce sieťového kábla musia byť k niečomu pripojené, napríklad k počítačovému alebo súdkovému konektoru - aby sa zväčšila dĺžka kábla. K akémukoľvek voľnému - nepripojenému - koncu kábla musí byť pripojený terminátor, aby sa zabránilo odrazu elektrických signálov.

Obrázok 2 - Inštalácia terminátora

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

krátky čas nastavenia siete

nízke náklady (vyžaduje menej káblových a sieťových zariadení)

jednoduchosť nastavenia

porucha pracovnej stanice nemá vplyv na prevádzku siete

Nevýhody takejto topológie sú nasledovné.

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

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

"zbernica" je pasívna topológia - počítače len "počúvajú" kábel a nedokážu obnoviť signály, ktoré sú pri prenose cez sieť utlmené.

spoľahlivosť siete so zbernicovou topológiou nie je vysoká. Keď sa elektrický signál dostane na koniec kábla, odrazí sa (ak 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 zbernicovej siete je známa ako logická topológia Ethernet 10 Mbit/s.

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 vysielajúceho počítača prechádzajú cez rozbočovač ku všetkým ostatným.

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

Termín "topológia" sa vzťahuje na 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 spájajúcim ďalšie počítače však nestačí. Rôzne typy káblov v kombinácii s rôznymi sieťovými kartami, sieťovými operačnými systémami a inými komponentmi vyžadujú rôzne polohy počítača.

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

Základné topológie

hviezda
prsteň

Keď 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 hviezda. Ak je kábel, ku ktorému sú počítače pripojené, uzavretý do kruhu, táto topológia sa nazýva kruh.

Pneumatika.

"Zbernicová" topológia sa často označuje ako "lineárna zbernica" (linerbus). Táto topológia je jednou z najjednoduchších a najpoužívanejších topológií. Používa jeden kábel, nazývaný chrbtica alebo segment, po ktorom sú pripojené všetky počítače v sieti.

V zbernicovej sieti počítače adresujú údaje konkrétnemu počítaču ich prenosom cez kábel vo forme elektrických signálov.

Údaje vo forme elektrických signálov sa prenášajú do všetkých počítačov v sieti; informáciu však dostane ten, ktorého adresa zodpovedá adrese príjemcu zašifrovanej 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 je ich viac, tým je sieť pomalšia. 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 to zabráni iným počítačom v prenose. 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 (napr. opakovačov) robí takéto siete jednoduchými a lacnými.

Schéma lineárnej topológie lokálnej siete

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

Prsteň

V kruhovej topológii je každá pracovná stanica pripojená k dvom najbližším susedom. Takéto prepojenie tvorí lokálnu sieť vo forme slučky alebo kruhu. Dáta sa prenášajú v kruhu jedným smerom a každá stanica plní úlohu opakovača, ktorý prijíma a odpovedá na pakety, ktoré sú jej adresované a ďalšie pakety prenáša na ďalšiu pracovnú stanicu „dole“. V pôvodnej kruhovej sieti boli všetky objekty navzájom prepojené. Takéto spojenie malo byť uzavreté. Na rozdiel od pasívnej "zbernicovej" topológie tu každý počítač funguje ako opakovač, zosilňuje signály a prenáša ich do ďalšieho počítača. Výhodou tejto topológie bola predvídateľná doba odozvy siete. Čím viac zariadení bolo v kruhu, tým dlhšie sieť reagovala na požiadavky. Jeho najvýznamnejšou nevýhodou je, že ak zlyhalo aspoň jedno zariadenie, celá sieť odmietla fungovať.

Jedným z princípov prenosu dát okolo prstenca je tzv odovzdanie tokenu. Jeho podstatou je toto. Token sa postupne prenáša z jedného počítača do druhého, kým ho neprijme ten, ktorý chce prenášať dáta. Prenášajúci počítač zmení token, vloží e-mailovú adresu do údajov a odošle ju do kruhu.

Túto topológiu je možné zlepšiť pripojením všetkých sieťových zariadení koncentrátor(Stredisko zariadenie spájajúce iné zariadenia). Vizuálne „opravený krúžok už nie je fyzicky krúžok, 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 vysielajúceho počítača prechádzajú cez rozbočovač 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 pre veľké siete. Ak navyše zlyhá centrálny komponent, naruší sa chod celej siete.

Výhoda: Ak zlyhá jeden počítač alebo zlyhá kábel spájajúci jeden počítač, iba tento počítač nebude môcť prijímať a prenášať signály. Ostatné počítače v sieti nebudú ovplyvnené. Celková rýchlosť siete je obmedzená iba šírkou pásma hubu.

Hviezdicová topológia je dominantná v dnešných LAN. 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“ tak nahradili zastarané a málo používané lineárne a kruhové topológie. Navyše sa stali prechodným článkom k poslednému typu topológie - prepínané hviezdy e.

Prepínač je viacportové aktívne sieťové zariadenie. Prepínač si „pamätá“ hardvérové (alebo MAC-MediaAccessControl) adresy k nemu pripojených zariadení a vytvára dočasné cesty od odosielateľa k príjemcovi, po ktorých sa prenášajú dáta. V typickej prepínanej topológii LAN existuje viacero pripojení k prepínaču. Každý port a k nemu pripojené zariadenie má svoju vlastnú šírku pásma (rýchlosť prenosu dát).

Prepínače môžu výrazne zlepšiť výkon sietí. Po prvé, zväčšia celkovú šírku pásma, ktorá je dostupná v danej sieti. Napríklad v 8-drôtovom prepínači môže existovať 8 samostatných pripojení, ktoré podporujú rýchlosti až 10 Mbps každé. Priepustnosť takéhoto zariadenia je teda 80 Mbps. 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 Mbps teda môžu „súťažiť“ iba dve zariadenia a nie osem (pri použití obyčajného 8-portového hubu, ktorý takéto rozdelenie šírky pásma na segmenty neumožňuje).

Na záver treba povedať, že existuje rozdiel medzi topológiou fyzických spojov (fyzická štruktúra siete) a topológiou logických spojov (logická štruktúra siete)

Konfigurácia fyzické spojenia je určený elektrickými prepojeniami počítačov a možno ho znázorniť ako graf, ktorého uzly sú počítače a komunikačné zariadenia a okraje zodpovedajú káblovým segmentom spájajúcim dvojice uzlov.

Logické súvislosti predstavujú cesty informačných tokov cez sieť, sú tvorené vhodnou konfiguráciou komunikačného zariadenia.

V niektorých prípadoch sa fyzické a logické topológie zhodujú a niekedy nie.

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

Bezdrôtová sieť.

Fráza "bezdrôtový" môže byť zavádzajúca, pretože znamená úplnú absenciu drôtov v sieti. V skutočnosti bezdrôtové komponenty zvyčajne interagujú so sieťou, ktorá používa kábel ako prenosové médium. Takáto sieť so zmiešanými komponentmi sa nazýva hybridná sieť.

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

lokálne počítačové siete;

rozšírené lokálne siete;

mobilné siete (notebooky).

Spôsoby prenosu:

Infra červená radiácia;

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

Okrem týchto spôsobov prenosu a prijímania dát možno použiť mobilné siete, paketové rádiové spojenie, celulárne siete a mikrovlnné systémy prenosu dát.

V súčasnosti kancelárska sieť nie je len spojenie medzi počítačmi. Je ťažké si predstaviť modernú kanceláriu bez databáz, ktoré uchovávajú finančné výkazy spoločnosti a personálne informácie. Vo veľkých sieťach sa spravidla na účely zabezpečenia databáz a na zvýšenie rýchlosti prístupu k nim používajú samostatné servery na ukladanie databáz. Teraz je tiež ťažké predstaviť si modernú kanceláriu bez prístupu na internet. Variant obvodu bezdrôtová sieť kancelária je znázornená na obrázku

Poďme teda na záver: budúcu sieť treba starostlivo naplánovať. Ak to chcete urobiť, odpovedzte na nasledujúce otázky:

Na čo potrebuješ 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 sieťový diagram na papier. Nemali by ste zabudnúť na náklady na sieť.

Ako sme vy a ja zistili, topológia je kritickým 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, spôsobmi jeho uloženia a dokonca aj jeho typom.

Populárne v kategórii: