Усі топології локальних мереж. Основні топології локальних мереж. Типи локальних мереж та їх пристрій. Про топологію «зірка»

Топологія локальних мереж.

Склад та конфігурація мережевої апаратури в залежності від топології мережі.

1. Поняття топології мережі

Загальна схема з'єднання комп'ютерів до локальних мереж називається топологією мережі

Топологія- це фізична конфігурація мережі разом із її логічними характеристиками. Топологія - це стандартний термін, який використовується при описі основного компонування мережі. Якщо зрозуміти, як використовуються різні топології, то можна буде визначити, які можливості мають різні типимереж.

Існує два основних типи топологій:

• фізична
• логічна

Логічна топологіявизначає правила взаємодії мережевих станцій під час передачі даних.

Фізична топологіявизначає спосіб з'єднання носіїв даних.

Термін "топологія мережі" характеризує фізичне розташування комп'ютерів, кабелів та інших компонентів мережі. Топологія фізичних зв'язків може набувати різних «геометричних» форм, при цьому істотним є не геометричне розташування кабелю, а лише наявність зв'язку між вузлами (замкнутість/незамкненість, наявність центру і т.д.).

Топологія мережі зумовлює її характеристики.

Вибір тієї чи іншої топології впливає на:

• склад необхідного мережного обладнання
• характеристики мережевого обладнання
• можливості розширення мережі
• спосіб керування мережею

Конфігурація мережі може бути або децентралізованою (коли кабель "оббігає" кожну станцію в мережі), або централізованою (коли кожна станція фізично підключається до деякого центрального пристрою, що розподіляє кадри та пакети між станціями). Прикладом централізованої конфігурації є зірка з робочими станціями, що розташовуються на кінцях її променів. Децентралізована конфігурація схожа на ланцюжок альпіністів, де кожен має своє становище у зв'язці, а всі разом з'єднані однією мотузкою. Логічні характеристики топології мережі визначають маршрут, прохідний пакетом під час передачі мережею.

При вибірці топології потрібно враховувати, щоб вона забезпечувала надійну та ефективну роботумережі, зручне керування потоками мережевих даних. Бажано також, щоб мережа за вартістю створення та супроводу вийшла недорогою, але водночас залишалися можливості для її подальшого розширення та, бажано, для переходу до більш високошвидкісних технологій зв'язку. Це непросте завдання! Щоб її вирішити, потрібно знати, які бувають мережеві топології.

По топології зв'язків розрізняють:

• мережі з топологією "загальна шина (шина)";
• мережі з топологією "зірка";
• мережі з топологією "кільце"»;
• мережі з деревоподібною топологією;
• мережі зі змішаною топологією

2. Базові топології мережі

Існує три базові топології, на основі яких будується більшість мереж.

• шина (bus)
• зірка (star)
• кільце (ring)

"Шиною" називається топологія, в якій комп'ютери підключені вздовж одного кабелю.

"Зіркою" називається топологія, в якій комп'ютери підключені до сегментів кабелю, що виходять з однієї точки, або концентратора.

"Кільцем" називається топологія, якщо кабель, до якого підключені комп'ютери, замкнений у кільце.

Хоча власними силами базові топології нескладні, насправді часто зустрічаються досить складні комбінації, що поєднують властивості кількох топологій.

2.1 Топологія мережі типу "шина" (bus)

У цій топології всі комп'ютери з'єднуються один з одним кабелем. Кожен комп'ютер приєднується до спільного кабелю, кінцях якого встановлюються термінатори. Сигнал проходить через мережу через всі комп'ютери, відбиваючись від кінцевих термінаторів.

Схема топології мережі тип "шина"

Топологія "шина" породжується лінійною структурою зв'язків між вузлами. Апаратно така топологія може бути реалізована, наприклад шляхом встановлення на центральні комп'ютери двох мережевих адаптерів. З метою запобігання відображенню сигналу на кінцях кабелю повинні бути встановлені термінатори, що поглинають сигнал.

У мережі з топологією "шина" комп'ютери адресують дані конкретного комп'ютера, передаючи їх по кабелю у вигляді електричних сигналів - апаратних MAC-адрес. Щоб зрозуміти процес взаємодії комп'ютерів по шині, потрібно усвідомити наступні поняття:

• передача сигналу
• відображення сигналу
• термінатор

1. Передача сигналу

Дані у вигляді електричних сигналів передаються всім комп'ютерам мережі; однак інформацію приймає тільки та, адреса якого відповідає адресі одержувача, зашифрованому в цих сигналах. Причому кожен момент часу лише один комп'ютер може вести передачу. Оскільки дані в мережу передаються лише одним комп'ютером, її продуктивність залежить кількості комп'ютерів, підключених до шини. Чим більше, тобто. що більше комп'ютерів, які очікують передачі, тим повільніше мережу. Однак вивести пряму залежність між пропускною здатністюмережі та кількістю комп'ютерів у ній не можна. Бо, крім числа комп'ютерів, на швидкодію мережі впливає безліч факторів, зокрема:

• Характеристики апаратного забезпеченнякомп'ютерів у мережі
• частота, з якої комп'ютери передають дані
• тип працюючих мережевих додатків
• тип мережевого кабелю
• відстань між комп'ютерами в мережі

Шина – пасивна топологія. Це означає, що комп'ютери тільки "слухають" дані, що передаються по мережі, але не переміщують їх від відправника до одержувача. Тому, якщо один із комп'ютерів вийде з ладу, це не позначиться на роботі решти. В активних топологіях комп'ютери регенерують сигнали та передають їх по мережі.

2. Відображення сигналу

Дані або електричні сигнали поширюються по всій мережі - від одного кінця кабелю до іншого. Якщо не робити жодних спеціальних дій, сигнал, досягаючи кінця кабелю, буде відображатися і не дозволить іншим комп'ютерам здійснювати передачу. Тому після того, як дані досягнуть адресата, електричні сигнали необхідно погасити.

3. Термінатор

Щоб запобігти відображенню електричних сигналів, кожному кінці кабелю встановлюють заглушки (термінатори, terminators), поглинаючі ці сигнали. Усі кінці мережного кабелю повинні бути до чогось підключені, наприклад до комп'ютера або баррел-коннектор - для збільшення довжини кабелю. До будь-якого вільного (непідключеного ні до чого) кінця кабелю повинен бути приєднаний термінатор, щоб запобігти відображенню електричних сигналів.

Встановлення термінатора

Порушення цілісності мережі може статися, якщо розрив мережного кабелю відбувається при його фізичному розриві або від'єднанні одного з кінців. Можлива також ситуація, коли на одному або кількох кінцях кабелю відсутні термінатори, що призводить до відображення електричних сигналів у кабелі та припинення функціонування мережі. Мережа "падає". Самі собою комп'ютери в мережі залишаються повністю працездатними, але доти, поки сегмент розірваний, вони можуть взаємодіяти друг з одним.

Така топологія мережі має переваги і недоліки.

Д особливостейтопології "шина":

• невеликий час встановлення мережі
• дешевизна (потрібно менше кабелю та мережевих пристроїв)
• простота налаштування
• вихід з ладу робочої станції не відбивається на роботі мережі

Недолікитопології "шина":

• такі мережі важко розширювати (збільшувати кількість комп'ютерів у мережі та кількість сегментів - окремих відрізків кабелю, що їх з'єднують).
• оскільки шина використовується спільно, у кожний момент часу передачу може вести лише один із комп'ютерів.
• "шина" є пасивною топологією - комп'ютери тільки "слухають" кабель і не можуть відновлювати сигнали, що загасають при передачі по мережі.
• надійність мережі із топологією "шина" невисока. Коли електричний сигнал досягає кінця кабелю, він (якщо не вжито спеціальних заходів) відображається, порушуючи роботу всього сегмента мережі.

Проблеми, характерні для топології "шина", призвели до того, що ці мережі зараз практично не використовуються.

Топологія мережі типу "шина" відома як логічна топологія Ethernet 10 Мбіт/с.

2.2 Базова топологія мережі типу "зірка" (star)

При топології "зірка" всі комп'ютери підключаються до центрального компонента, що називається концентратором (hub). Кожен комп'ютер підключається до мережі за допомогою окремого кабелю з'єднання. Сигнали від комп'ютера, що передає, надходять через концентратор до всіх інших.

У «зірці» завжди є центр, через який проходить будь-який сигнал у мережі. Функції центральної ланки виконують спеціальні мережеві пристрої, причому передача сигналу в них може йти по-різному: в одних випадках пристрій надсилає дані всім вузлам, крім вузла-відправника, в інших пристрій аналізує, якому вузлу призначаються дані і направляє їх тільки йому.

Ця топологія виникла на зорі обчислювальної технікиколи комп'ютери були підключені до центрального, головного, комп'ютера.

Схема топології мережі типу "зірка"

Перевагитипології "зірка":

• вихід з ладу однієї робочої станції не відбивається на роботі всієї мережі загалом
• хороша масштабованість мережі
• легкий пошук несправностей та обривів у мережі
• висока продуктивність мережі (за умови правильного проектування)
• гнучкі можливості адміністрування

Недолікитипології "зірка":

• вихід з ладу центрального концентратора обернеться непрацездатністю мережі (або сегмента мережі) загалом
• для прокладання мережі часто потрібно більше кабелю, ніж для більшості інших топологій
• кінцева кількість робочих станцій у мережі (або сегменті мережі) обмежена кількістю портів у центральному концентраторі.

Одна з найпоширеніших топологій, оскільки проста в обслуговуванні. В основному використовується в мережах, де носієм виступає кабель кручена пара. UTP категорія 3 або 5. (Категорії кабелю «вита пара», які нумеруються від 1 до 7 і визначають ефективний частотний діапазон, що пропускається. Кабель вищої категорії зазвичай містить більше пар проводів і кожна пара має більше витків на одиницю довжини).

Топологія типу "зірка" знайшла своє відображення в технології Fast Ethernet6.

2.3 Базова топологія мережі типу "кільце" (ring)

При топології "кільце" комп'ютери підключаються до кабелю, замкнутого в кільце. Тому кабель просто не може мати вільного кінця, до якого треба підключати термінатор. Сигнали передаються кільцем в одному напрямку і проходять через кожен комп'ютер. На відміну від пасивної топології "шина", тут кожен комп'ютер виступає в ролі репітера (повторювача), посилюючи сигнали та передаючи їх наступному комп'ютеру. Тому якщо вийде з ладу один комп'ютер, припиняє функціонувати вся мережа.

Схема мережі типу "кільце"

Функціонування замкнутої топології «кільце» ґрунтується на передачі маркера.

Маркер – пакет даних, що дозволяє комп'ютеру передавати дані до мережі.

Маркер послідовно, від одного комп'ютера до іншого, передається доти, доки його не отримає той, який "хоче" передати дані. Комп'ютер, який бажає почати передачу, «захоплює» маркер, змінює його, поміщає адресу одержувача дані і посилає їх по кільцю одержувачу.

Дані проходять через кожен комп'ютер, доки не виявляться у того, чия адреса збігається з адресою одержувача, вказаною в даних. Після цього комп'ютер, що приймає, посилає передавальному повідомлення, де підтверджує факт прийому даних. Отримавши підтвердження, комп'ютер створює новий маркер і повертає його в мережу.

На перший погляд, здається, що передача маркера забирає багато часу, проте маркер пересувається практично зі швидкістю світла. У кільці діаметром 200 метрів маркер може циркулювати із частотою 10 000 обертів на секунду.

Перевагитопології "кільце":

• простота встановлення
• практично повна відсутність додаткового обладнання
• можливість стійкої роботи без істотного падіння швидкості передачі при інтенсивному завантаженні мережі, оскільки використання маркера виключає можливість виникнення колізій.

Недолікитопології "кільце":

• вихід з ладу однієї робочої станції, та інші неполадки (обрив кабелю), позначаються на працездатності всієї мережі
• складність конфігурування та налаштування
• складність пошуку несправностей

Найбільшого застосування отримала в оптоволоконних мережах. Використовується у стандартах FDDI8, Token ring9.

3. Інші можливі мережеві топології

Реальні комп'ютерні мережі постійно розширюються та модернізуються. Тому майже така мережа є гібридної, тобто. її топологія є комбінацією декількох базових топологій. Легко уявити гібридні топології, є комбінацією " зірки " і " шини " , чи " кільця " і " зірки " .

3.1 Топологія мережі типу "дерево" (tree)

Топологію "дерево" (tree) можна розглядати як об'єднання кількох "зірок". Саме ця топологія сьогодні є найпопулярнішою при побудові локальних мереж.

Схема топології мережі типу "дерево"

У деревоподібній топології є корінь дерева, від якого виростають гілки та листя.

Дерево може бути активним чи істинним та пасивним. p align="justify"> При активному дереві в центрах об'єднання декількох ліній зв'язку знаходяться центральні комп'ютери, а при пасивному - концентратори (хаби).

Малюнок 6 - Схема топології мережі типу "активне дерево"

Рисунок 7 - Схема топології мережі типу "пасивне дерево"

3.2 Комбіновані топології мережі

Досить часто застосовуються комбіновані топології, серед них найбільш поширені зірково-шинна та зірково-кільцева.

У зірково-шинній (star-bus) топології використовується комбінація шини та пасивної зірки.

Схема комбінованої топології мережі типу "star-bus"

До концентратора підключаються як окремі комп'ютери, і цілі шинні сегменти. Насправді реалізується фізична топологія шина, куди входять всі комп'ютери мережі. У цій топології може використовуватися кілька концентраторів, з'єднаних між собою і утворюють так звану магістральну, опорну шину. До кожного з концентраторів підключаються окремі комп'ютери або шинні сегменти. В результаті виходить зірково-шинне дерево. Таким чином, користувач може гнучко комбінувати переваги шинної та зіркової топологій, а також легко змінювати кількість комп'ютерів, підключених до мережі. З погляду поширення інформації дана топологія рівноцінна класичній шині.

У разі зірково-кільцевої (star-ring) топології в кільце об'єднуються не самі комп'ютери, а спеціальні концентратори, до яких у свою чергу підключаються комп'ютери за допомогою подвійних зіркоподібних ліній зв'язку.

Схема комбінованої топології мережі типу "star-ring"

Насправді всі комп'ютери мережі включаються в замкнене кільце, оскільки всередині концентраторів лінії зв'язку утворюють замкнутий контур (як показано на малюнку 9). Ця топологія дає можливість комбінувати переваги зіркової та кільцевої топологій. Наприклад, концентратори дозволяють зібрати в одне місце всі точки підключення кабелів мережі. Якщо говорити про поширення інформації, ця топологія рівноцінна класичному кільцю.

3.3 "Сіткова" топологія мережі

Нарешті, слід згадати про сітчасту, або сіткову (mesh) топології, у якій всі або багато комп'ютерів та інших пристроїв з'єднані один з одним безпосередньо (рисунок 10).

Рисунок 10 - Схема сіткової топології мережі

Така топологія виключно надійна - при обриві будь-якого каналу передача даних не припиняється, оскільки можливо кілька маршрутів доставки інформації. Сіткові топології (найчастіше не повні, а часткові) використовуються там, де потрібно забезпечити максимальну стійкість до відмови мережі, наприклад, при об'єднанні декількох ділянок мережі великого підприємства або при підключенні до Інтернету, хоча за це, звичайно, доводиться платити: істотно збільшується витрата кабелю, ускладнюється мережеве обладнання та його налаштування.

В даний час, переважна більшість сучасних мереж використовують топологію "зірка" або гібридну топологію, що являє собою об'єднання декількох "зірок" (наприклад, топологію типу "дерево"), і метод доступу до середовища передачі CSMA/CD (множинний доступ з контролем несучої виявленням зіткнень).

Фрагмент обчислювальної мережі

Фрагмент обчислювальної мережі включає основні типи комунікаційного обладнання, що застосовується сьогодні для утворення локальних мереж та з'єднання через глобальні зв'язки один з одним. Для побудови локальних зв'язків між комп'ютерами використовуються різні видикабельних систем, мережеві адаптери, концентратори-повторювачі, мости, комутатори та маршрутизатори. Для підключення локальних мереж до глобальних зв'язків використовуються спеціальні виходи (WAN порти) мостів і маршрутизаторів, а також апаратура передачі даних по довгих лініях – модеми (при роботі за аналоговими лініями) або пристрої підключення до цифровим каналам(TA – термінальні адаптери мереж ISDN, пристрої обслуговування цифрових виділених каналів типу CSU/DSU тощо).

Під топологією(компонуванням, конфігурацією, структурою) комп'ютерної мережі зазвичай розуміється фізичне розташування комп'ютерів мережі один щодо одного та спосіб з'єднання їх лініями зв'язку. Важливо, що поняття топології належить, насамперед, до локальних мереж, у яких структуру зв'язків можна легко простежити. У глобальних мережах структура зв'язків зазвичай захована від користувачів не надто важлива, тому що кожен сеанс зв'язку може виконуватися власним шляхом.
Топологія визначає вимоги до обладнання, тип кабелю, що використовуються, можливі і найбільш зручні методи управління обміном, надійність роботи, можливості розширення мережі.

Існує три основні топологія мережі:

1. Мережа топологія шина(bus), за якої всі комп'ютери паралельно підключаються до однієї лінії зв'язку та інформація від кожного комп'ютера одночасно передається всім іншим комп'ютерам (рис. 1);

2. Мережева топологія зірка(star), коли до одного центрального комп'ютера приєднуються інші периферійні комп'ютери, причому кожен із новачків використовує свою окрему лінію зв'язку (рис. 2);

3. Мережева топологія кільце(ring), при якій кожен комп'ютер передає інформацію завжди тільки одному комп'ютеру, що йде в ланцюжку, а отримує інформацію тільки від попереднього комп'ютера в ланцюжку, і цей ланцюжок замкнений в «кільце» (рис. 3).

Мал. 1. Мережева топологія "шина"

Мал. 2. Мережева топологія «зірка»

Мал. 3. Мережева топологія «кільце»

На практиці нерідко використовують і комбінації базової топології, але більшість мереж орієнтовані саме на ці три. Розглянемо тепер коротко особливості перерахованої мережевої топології.

Топологія "шина"(або, як її ще називають, "загальна шина") самою своєю структурою допускає ідентичність мережного обладнання комп'ютерів, а також рівноправність усіх абонентів. При такому з'єднанні комп'ютери можуть передавати лише по черзі, тому що лінія зв'язку єдина. Інакше передана інформація спотворюватиметься внаслідок накладення (конфлікту, колізії). Таким чином, у шині реалізується режим напівдуплексного (half duplex) обміну (в обох напрямках, але по черзі, а не одночасно).
У топології "шина" відсутня центральний абонент, через якого передається вся інформація, яка збільшує її надійність (адже при відмові будь-якого центру перестає функціонувати вся система, що керується цим центром). Додавання нових абонентів до шини досить просте і зазвичай можливе навіть під час роботи мережі. У більшості випадків при використанні шини потрібна мінімальна кількість сполучного кабелю в порівнянні з іншою топологією. Правда, потрібно врахувати, що до кожного комп'ютера (крім двох крайніх) підходить два кабелі, що не завжди зручно.
Тому що вирішення можливих конфліктів у цьому випадку лягає на мережеве обладнання кожного окремого абонента, апаратура мережного адаптера при топології «шина» виходить складніше, ніж за іншої топології. Однак через широке розповсюдження мереж з топологією «шина» (Ethernet, Arcnet) вартість мережного обладнання виходить не надто високою.
Шині не страшні відмови окремих комп'ютерів, тому що всі інші комп'ютери мережі можуть нормально продовжувати обмін. Може здатися, що шині не страшний і обрив кабелю, оскільки в цьому випадку ми одержимо дві повністю працездатні шини. Однак через особливості поширення електричних сигналів по довгих лініях зв'язку необхідно передбачати включення на кінцях шини спеціальних пристроїв – термінаторів, показаних на рис. 1 як прямокутників. Без включення термінаторів сигнал відбивається від кінця лінії і спотворюється так, що зв'язок по мережі стає неможливим. Отже, при розриві або пошкодженні кабелю порушується узгодження лінії зв'язку, і припиняється обмін навіть між тими комп'ютерами, які залишилися з'єднаними між собою. Коротке замикання у будь-якій точці кабелю шини виводить з ладу всю мережу. Будь-яка відмова мережевого обладнання в шині дуже важко локалізувати, тому що всі адаптери включені паралельно, і зрозуміти, який з них вийшов з ладу, не так просто.
При проходженні по лінії зв'язку мережі з топологією «шина» інформаційні сигнали послаблюються і не поновлюються, що накладає тверді обмеження на сумарну довжину ліній зв'язку, крім того, кожен абонент може отримувати з мережі сигнали різного рівня залежно від відстані до передавального абонента. Це висуває додаткові вимоги до приймальних вузлів мережного обладнання. Для збільшення довжини мережі з топологією «шина» часто використовують кілька сегментів (кожен із яких є шиною), з'єднаних між собою за допомогою спеціальних оновлень сигналів - репітерів.
Однак таке нарощування довжини мережі не може тривати нескінченно, тому що існують ще й обмеження, пов'язані з кінцевою швидкістю розповсюдження сигналів лініями зв'язку.

Топологія «Зірка»- це топологія із явно виділеним центром, до якого підключаються всі інші абоненти. Весь обмін інформацією йде виключно через центральний комп'ютер, на який у такий спосіб лягає дуже велике навантаження, тому нічим іншим, окрім мережі, воно не може займатися. Зрозуміло, що мережне устаткування центрального абонента має бути значно складнішим, ніж устаткування периферійних абонентів. Про рівноправність абонентів у цьому випадку говорити не доведеться. Як правило, саме центральний комп'ютер є найпотужнішим, і саме на нього покладають усі функції з управління обміном. Жодні конфлікти в мережі з топологією «зірка» в принципі неможливі, тому що управління повністю централізоване, конфліктувати нема чому.
Якщо говорити про стійкість зірки до відмови комп'ютерів, то вихід з ладу периферійного комп'ютера ніяк не відбивається на функціонуванні частини мережі, яка залишилася, зате будь-яка відмова центрального комп'ютера робить мережу повністю непрацездатною. Тому повинні вживатися спеціальні заходи щодо підвищення надійності центрального комп'ютера та його мережевої апаратури. Обривши будь-який кабель або коротке замикання в ньому при топології «зірка» порушує обмін тільки з одним комп'ютером, а всі інші комп'ютери можуть нормально продовжувати роботу.
На відміну від шини, у зірці на кожній лінії зв'язку знаходяться лише два абоненти: центральний та один із периферійних. Найчастіше для їхнього з'єднання використовується дві лінії зв'язку, кожна з яких передає інформацію тільки в одному напрямку. Таким чином, на кожній лінії зв'язку є лише один приймач та один передавач. Все це суттєво спрощує мережне встановлення порівняно з шиною та рятує від необхідності застосування додаткових зовнішніх термінаторів. Проблема згасання сигналів у лінії зв'язку також вирішується у «зірці» простіше, ніж у «шині», адже кожен приймач завжди отримує сигнал одного рівня. Серйозний недолік топології «зірка» складається у жорсткому обмеженні кількості абонентів. Зазвичай, центральний абонент може обслуговувати не більше 8-16 периферійних абонентів. Якщо в цих межах підключення нових абонентів досить просто, то при їх перевищенні воно просто неможливе. Щоправда, іноді у зірці передбачається можливість нарощування, тобто підключення замість одного з периферійних абонентів ще одного центрального абонента (у результаті виходить топологія із кількох з'єднаних між собою зірок).
Зірка показана на рис. 2, називається активної, або справжньої зірки. Існує також топологія, яка називається пасивною зіркою, що зовні схожа на зірку (рис. 4). У цей час вона поширена набагато більше, аніж активна зірка. Досить сказати, що вона використовується в найпопулярнішій на сьогоднішній день мережі Ethernet.

Мал. 4. Топологія «пасивна зірка»

У центрі мережі з цією топологією міститься не комп'ютер, а концентратор, чи хаб (hub), що виконує таку ж функцію, як і репітер. Він відновлює сигнали, які надходять, і пересилає їх у інші лінії зв'язку. Хоча схема прокладання кабелів подібна до справжньої чи активної зірки, фактично ми маємо справу з шинною топологією, тому що інформація від кожного комп'ютера одночасно передається до всіх інших комп'ютерів, а центрального абонента не існує. Природно, пасивна зірка виходить дорожче за звичайну шину, тому що в цьому випадку обов'язково потрібно ще й концентратор. Однак вона надає цілу низку додаткових можливостей, пов'язаних із перевагами зірки. Саме тому останнім часом пасивна зірка дедалі більше витісняє справжню зірку, яка вважається малоперспективною топологією.
Можна виділити також проміжний тип топології між активною та пасивною зіркою. І тут концентратор як ретранслює сигнали, а й робить управління обміном, проте сам у обміні бере участь.
Велике перевага зірки(Як активної, так і пасивної) полягає в тому, що всі точки підключення зібрані в одному місці. Це дозволяє легко контролювати роботу мережі, локалізувати несправності мережі шляхом простого відключення від центру тих чи інших абонентів (що неможливо, наприклад, у разі шини), а також обмежувати доступ сторонніх осіб до життєво важливого для мережі точок підключення. До кожного периферійного абонента у разі зірки може підходити як один кабель (за яким йде передача в обох напрямках), так і два кабелі (кожен з них передає в одному напрямку), причому друга ситуація зустрічається частіше. Загальним недоліком для всієї топології типу "зірка" значно більше, ніж за іншої топології, витрата кабелю. Наприклад, якщо комп'ютери розташовані в одну лінію (як на рис. 1), то при виборі топології зірка знадобиться в кілька разів більше кабелю, ніж топології шина. Це може суттєво вплинути на вартість усієї мережі загалом.

Топологія «Кільце»- Це топологія, в якій кожен комп'ютер з'єднаний лініями зв'язку тільки з двома іншими: від одного він тільки отримує інформацію, а іншому лише передає. На кожній лінії зв'язку, як і у випадку зірки, працює лише один передавач та один приймач. Це дозволяє відмовитись від застосування зовнішніх термінаторів. Важлива особливість кільця полягає в тому, що кожен комп'ютер ретранслює (відновлює) сигнал, тобто виступає в ролі репітера, тому загасання сигналу в усьому кільці не має ніякого значення, важливо лише загасання між сусідніми комп'ютерами кільця. Чітко виділеного центру у разі немає, всі комп'ютери може бути однаковими. Однак досить часто у кільці виділяється спеціальний абонент, який керує обміном або контролює обмін. Зрозуміло, що наявність такого абонента, що управляє, знижує надійність мережі, тому що вихід його з ладу відразу ж паралізує весь обмін.
Строго кажучи, комп'ютери в кільці є повністю рівноправними (на відміну, наприклад, від шинної топології). Одні з них обов'язково одержують інформацію від комп'ютера, який веде передачу в цей момент, раніше, а інші пізніше. Саме на цій особливості топології і будуються методи управління обміном через мережу, спеціально розраховані на «кільце». У цих методах право на наступну передачу (або, як ще кажуть, на захоплення мережі) переходить послідовно до наступного по колу комп'ютера.
Підключення нових абонентів в «кільце» зазвичай зовсім безболісно, ​​хоча вимагає обов'язкової зупинки роботи всієї мережі на час підключення. Як і у випадку топології «шина», максимальна кількість абонентів у кільці може бути досить великою (до тисячі та більше). Кільцева топологія зазвичай є найбільш стійкою до перевантажень, вона забезпечує впевнену роботу з найбільшими потоками переданої через мережу інформації, тому що в ній, як правило, немає конфліктів (на відміну від шини), а також відсутній центральний абонент (на відміну від зірки) .
Тому що сигнал у кільці проходить через всі комп'ютери мережі, вихід з ладу хоча б одного з них (або його мережевого встановлення) порушує роботу всієї мережі в цілому. Так само будь-який обрив або коротке замикання в кожному кабелі кільця робить роботу всієї мережі неможливою. Кільце найбільш уразливе до пошкоджень кабелю, тому в цій топології зазвичай передбачають прокладання двох (або більше) паралельних ліній зв'язку, одна з яких знаходиться в резерві.
У той же час велика перевага кільця полягає в тому, що ретрансляція сигналів кожним абонентом дозволяє суттєво збільшити розміри всієї мережі загалом (часом до кількох десятків кілометрів). Кільце щодо цього значно перевищує будь-яку іншу топологію.

Недолікомкільця (порівняно із зіркою) можна вважати те, що до кожного комп'ютера мережі необхідно підвести два кабелі.

Іноді топологія "кільце" виконується на основі двох кільцевих ліній зв'язку, які передають інформацію в протилежних напрямках. Мета такого рішення – збільшення (в ідеалі вдвічі) швидкості передачі. До того ж, при пошкодженні одного з кабелів мережа може працювати з іншим кабелем (правда, гранична швидкість зменшиться).
Крім трьох розглянутої основної базової топології нерідко застосовується також мережева топологія. дерево» (tree),яку можна як комбінацію кількох зірок. Як і у випадку зірки, дерево може бути активним або справжнім (рис. 5), і пасивним (рис. 6). p align="justify"> При активному дереві в центрах об'єднання декількох ліній зв'язку знаходяться центральні комп'ютери, а при пасивному - концентратори (хаби).

Мал. 5. Топологія «активне дерево»

Мал. 6. Топологія «пасивне дерево». К - концентратори

Застосовується досить часто і комбінована топологія, наприклад зірково-шинна, зірково-кільцева.

Багатозначність поняття топології.

Топологія мережі визначає як фізичне розташування комп'ютерів, але, що набагато важливіше, характер зв'язків з-поміж них, особливості поширення сигналів через мережу. Саме характер зв'язків визначає ступінь відмовостійкості мережі, необхідну складність мережевої апаратури, найбільш підходящий метод управління обміном, можливі типи середовищ передачі (каналів зв'язку), допустимий розмір мережі (довжина ліній зв'язку та кількість абонентів), необхідність електричного узгодження та багато чого іншого.
Коли в літературі згадується про топологію мережі, то можуть мати на увазі чотири зовсім різні поняття, які відносяться до різних рівнів мережевої архітектури:

1. Фізична топологія (тобто схема розташування комп'ютерів та прокладання кабелів). У цьому змісті, наприклад, пасивна зірка нічим не відрізняється від активної зірки, тому її часто називають просто «зіркою».

2. Логічна топологія (тобто структура зв'язків, характер поширення сигналів через мережу). Це, мабуть, найбільш правильне визначення топології.

3. Топологія управління обміном (тобто принцип і послідовність передачі права захоплення мережі між окремими комп'ютерами).

4. Інформаційна топологія (тобто напрямок потоків інформації, переданої по мережі).

Наприклад, мережа з фізичною та логічною топологією «шина» може як метод управління використовувати естафетну передачу права захоплення мережі (тобто бути в цьому змісті кільцем) і одночасно передавати всю інформацію через один виділений комп'ютер (бути в цьому змісті зіркою).

Термін мережеві топології мало кому знайомий, але поняття про локальну мережу у рядового користувача комп'ютерної технікивсе ж таки є. Так ось мережеві топології - це інструменти, що зумовлюють роботу створюваних комп'ютерних мереж, що дозволяють оперувати одночасно інформацією через кілька машин.

Давайте докладніше розглянемо поняття мережевих топологій у цій статті, а також з'ясуємо, для чого вони потрібні, де і як їх правильно використовувати, які типи даного інструментарію існують, якими позитивними і негативними характеристиками вони наділені.

Мережеві топології – введення

Локальні комп'ютерні мережі не можуть працювати без спеціальних мережних пристроїв. Найчастіше в одній мережі задіяно понад два комп'ютери, найчастіше – п'ять, десять, двадцять, бувають мережі, що об'єднують цілі корпорації. Вони з'єднані між собою якоюсь лінією зв'язку. Взаємодія включених до мережі машин може бути різною. Об'єднати кілька пристроїв в одне ціле вдається за рахунок створення кількох видів мереж:

• кільцевий;
• зірковий;
• шинної;
• ієрархічної;
• довільною.

Серед ІТ-фахівців створення подібних мереж і називається топологіями. Це фізичний інструментарій, який застосовується для створення локальних мереж. Крім цього, є ще й логічні топології.

Фізичні та логічні топології працюють самостійно і не перегукуються. Якщо фізичні відповідають за геометрію роботи мережі, то логічні задіяні у перерозподілі потоків даних між різними вузлами створеної мережі та визначають ефективний методпередачі даних.

І фізичні топології, і логічні мають як переваги, і недоліки, тому вони у час застосовуються нарівні. Нижче розглянемо основні характеристики кожного виду мережевих топологій і з'ясуємо, у чому полягає їх основна суть.

Характеристика шинної топології: принцип роботи

Якщо передачі електронних даних від одного комп'ютера іншому застосуємо лінійний моноканал, це означає, що у роботі задіяна шинна топологія мережі. Саме кінцях моноканалу встановлюються спеціальні звані термінатори. Персональні комп'ютери, що беруть участь у мережі, підключаються до спільної мережічерез Т-подібний роз'єм, що контактує із загальним лінійним моноканалом.

Електронні дані надходять до термінаторів, причому вони надходять одночасно на всі вузлові точки мережі, але прийняти для розгляду електронні документиможе лише той комп'ютер, якому призначалося послання. Основний сигнал передачі даний вловлює кожна комп'ютерна машина, задіяна в мережі, отже, середовище передачі електронний даний є загальною складовою мережі.

Шинна топологія набула широкої популярності з розширеними можливостями Ethernet архітектури.

Основні переваги шинної топології полягають у наступному:

• простота виконання налаштувань, зрозуміла конфігурація створюваної мережі;
• мережа не переривається, якщо кілька включених до неї комп'ютерів виходять з ладу, а це означає, що вона стійка до різноманітних неполадок комп'ютерної техніки.

Основні недоліки шинної типології такі:

• довжина прокладаного мережного кабелю обмежена, також обмежена кількість одиниць комп'ютерної техніки, що включаються в мережу;
• вся мережа залежить від справності моноканалу, якщо він страждає – страждає вся мережа, найчастіше дуже складно в шинній мережі знайти точку несправності, особливо коли всі її складові ізольовані.

Характеристика зіркової топології: принцип роботи

При створенні мережі зіркового типу кожен окремо персональний комп'ютерприєднується до так званого хаба чи концентратора. За рахунок цього створюється паралельне з'єднання всіх комп'ютерних одиниць, що входять в мережу. Ці компоненти є основними зв'язуючими ланками, що дозволяють виконувати спілкування між комп'ютерами, включеними до мережі.

У цій мережі також використовує загальне інформаційне поле, тобто інформація надсилається в усі вузли зв'язку, але може прийняти лише одну ділянку, для якої вона і спочатку надсилалася.

Основні переваги зіркової мережі:

• легка у налаштуваннях та підключенні нової комп'ютерної техніки;
• як і шинна мережа стійка до поломок включених до мережі комп'ютерів;
• дозволяє здійснювати централізоване керування всіма підключеними одиницями.

Основні недоліки зіркової типології:

• велика витрата мережного кабелю під час монтажу;
• несправність одного хаба чи концентратора призводить до збою роботи всього ланцюжка передачі електронних даних.

Зіркова мережа може ґрунтуватися ще й на центральному концентраторі. Він передбачає інтелектуальний інструмент, що виконує з'єднання певних комп'ютерних одиниць, включених мережу. Принцип роботи виходу-входу дає можливість не використовувати загальне інформаційне поле для всіх одиниць, а конкретизувати пересилання інформації від однієї точки іншої, третьої, четвертої. то вся мережа не страждає. При поломці точка несправності мимоволі відключається від мережі, що дозволяє швидко її знайти і усунути всі дефекти роботи.

Прокладка такої мережі потребує великої кількості кабелю, але ефективність її роботи цього варта.

Зоряна типологія може також являти собою якесь дерево, що є комбінацією з декількох зірок. Залежно від переплетень виділяють активний стан мережі, пасивний чи дійсний. Залежно від стану використовуються для створення зв'язку між комп'ютерними одиницями, що включені в мережу, або хаби з концентраторами, або центральні комп'ютери.

Якщо вибирається центральний комп'ютер, можна створити дійсно надійну і продуктивну мережу, але з дешевого порядку. Якщо використовувати хаби з концентраторами – обійдеться у рази дешевше, але показник ефективності роботи буде значно нижчим.

Характеристика кільцевої топології: принцип роботи

Кільцева топологія має на увазі безпосереднє з'єднання всіх каналів мережі в один нерозривний ланцюжок. Це не означає, що вона являє собою типове коло. Суть кільцевої мережі у цьому, що з передачі електронних даних використовується вихід однієї комп'ютерної одиниці та вхід інший. Рух інформації відбувається у одному потоці. Якщо на виході інформація є, і вона не отримана на вході, вона знову повертається на вихід з подальшою спробою достукатися до входу. Тобто інформація весь час рухається одним маршрутом від відправника до одержувача і назад.

Логічне кільце має властивість замикатися. Основна перевага кільцевої мережі – її дуже просто налаштувати. Але вона не є надійною щодо непередбачених поломок. Якщо ланцюга є дефект, то кільце передачі переривається. Найчастіше на практиці ІТ-фахівці впроваджують проекти модифікованої кільцевої типології.

Комбіновані рішення під час створення локальних комп'ютерних мереж

Для забезпечення надійності мереж найчастіше використовують комбінації основних мережевих топологій. Найчастіше застосовні зірково-шинні або зірково-кільцеві топології. Що дає зрештою об'єднання кількох інструментаріїв під час прокладання локальних комп'ютерних мереж? Відповідь тут однозначна – забезпечення надійності мережі, стійкість до поломок та відсутність обов'язкового дотримання принципу передачі інформації по ланцюжку, що спрощує роботу при виникненні дефектів у мережі.

При цьому спрощується і принцип роботи самої мережі та процес її монтажу.

Підведемо підсумки

Тепер вам відомі основні різновиди мережевих топологій. Представлені варіанти в цій статті є типовими та використовуються при монтажі сучасних локальних комп'ютерних мереж. Але це не означає, що не застосовуються більш удосконалені топології, найчастіше такі розробляються під конкретні об'єкти обслуговування, наприклад, під наукові чи військові. А ось для типового цивільного застосування цілком достатні розглянуті тут мережеві топології.

Існуючі топології створювалися не одне десятиліття, тому є сенс широкого їх застосування.

Вступ

1. Поняття топології мережі

2. Базові топології мережі

2.3 Базова топологія мережі типу "кільце" (ring)

3. Інші можливі мережеві топології

3.1 Топологія мережі типу "дерево" (tree)

3.2 Комбіновані топології мережі

3.3 "Сіткова" топологія мережі

4. Багатозначність поняття топології

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

На сьогоднішній день неможливо уявити діяльність людини без використання нею комп'ютерних мереж.

Комп'ютерна мережа - це система розподіленої обробки інформації, що складається як мінімум з двох комп'ютерів, що взаємодіють між собою за допомогою спеціальних засобівзв'язку.

Залежно від віддаленості комп'ютерів та масштабів, мережі умовно поділяють на локальні та глобальні.

Локальні мережі – мережі, що мають замкнуту інфраструктуру до виходу на постачальників послуг. Термін "LAN" може описувати і маленьку офісну мережу, і мережу рівня великого заводу, що займає кілька сотень гектарів. Локальні мережі розгортаються зазвичай у межах деякої організації, тому їх називають також корпоративними мережами.

Іноді виділяють мережі проміжного класу - міську чи регіональну мережу, тобто. мережу у межах міста, області тощо.

Глобальна мережа покриває великі географічні регіони, що включають як локальні мережі, так і інші телекомунікаційні мережі та пристрої. Глобальні мережі практично мають самі можливості, як і локальні. Але вони розширюють сферу їхньої дії. Користь від застосування глобальних мереж обмежена насамперед швидкістю роботи: глобальні мережі працюють із меншою швидкістю, ніж локальні.

З вище перерахованих комп'ютерних мереж, звернемо свою увагу на локальні мережі, щоб краще зрозуміти архітектуру мереж, способи передачі даних. А для цього треба знати таке поняття як топологія мережі.

1. Поняття топології мережі

Топологія - це фізична конфігурація мережі разом із її логічними характеристиками. Топологія - це стандартний термін, який використовується при описі основного компонування мережі. Якщо зрозуміти, як використовуються різні топології, то можна буде визначити, які можливості мають різні типи мереж.

Існує два основних типи топологій:

фізична

логічна

Логічна топологія визначає правила взаємодії мережевих станцій під час передачі даних.

Фізична топологія визначає спосіб з'єднання носіїв даних.

Термін "топологія мережі" характеризує фізичне розташування комп'ютерів, кабелів та інших компонентів мережі. Топологія мережі зумовлює її характеристики.

Вибір тієї чи іншої топології впливає на:

склад необхідного мережного обладнання

характеристики мережевого обладнання

можливості розширення мережі

спосіб керування мережею

Конфігурація мережі може бути або децентралізованою (коли кабель "оббігає" кожну станцію в мережі), або централізованою (коли кожна станція фізично підключається до деякого центрального пристрою, що розподіляє кадри та пакети між станціями). Прикладом централізованої конфігурації є зірка з робочими станціями, що розташовуються на кінцях її променів. Децентралізована конфігурація схожа на ланцюжок альпіністів, де кожен має своє становище у зв'язці, а всі разом з'єднані однією мотузкою. Логічні характеристики топології мережі визначають маршрут, прохідний пакетом під час передачі мережею.

При вибірці топології потрібно враховувати, щоб вона забезпечувала надійну та ефективну роботу мережі, зручне керування потоками мережевих даних. Бажано також, щоб мережа за вартістю створення та супроводу вийшла недорогою, але водночас залишалися можливості для її подальшого розширення та, бажано, для переходу до більш високошвидкісних технологій зв'язку. Це непросте завдання! Щоб її вирішити, потрібно знати, які бувають мережеві топології.

2. Базові топології мережі

Існує три базові топології, на основі яких будується більшість мереж.

зірка (star)

кільце (ring)

Якщо комп'ютери підключені вздовж одного кабелю, топологія називається "шиною". У тому випадку, коли комп'ютери підключені до сегментів кабелю, що виходять з однієї точки або концентратора, топологія називається зіркою. Якщо кабель, до якого підключені комп'ютери, замкнено в кільце, така топологія називається кільцем.

Хоча власними силами базові топології нескладні, насправді часто зустрічаються досить складні комбінації, що поєднують властивості кількох топологій.

2.1 Топологія мережі типу "шина" (bus)

У цій топології всі комп'ютери з'єднуються один з одним кабелем (рисунок 1).

Рисунок 1 - Схема топології мережі тип "шина"

У мережі з топологією "шина" комп'ютери адресують дані конкретного комп'ютера, передаючи їх по кабелю у вигляді електричних сигналів - апаратних MAC-адрес. Щоб зрозуміти процес взаємодії комп'ютерів по шині, слід усвідомити такі понятия:

передача сигналу

відображення сигналу

термінатор

1. Передача сигналу

Дані у вигляді електричних сигналів передаються всім комп'ютерам мережі; однак інформацію приймає тільки та, адреса якого відповідає адресі одержувача, зашифрованому в цих сигналах. Причому кожен момент часу лише один комп'ютер може вести передачу. Оскільки дані в мережу передаються лише одним комп'ютером, її продуктивність залежить кількості комп'ютерів, підключених до шини. Чим більше, тобто. що більше комп'ютерів, які очікують передачі, тим повільніше мережу. Однак вивести пряму залежність між пропускною спроможністю мережі та кількістю комп'ютерів у ній не можна. Бо, крім числа комп'ютерів, на швидкодію мережі впливає безліч факторів, зокрема:

характеристики апаратного забезпечення комп'ютерів у мережі

частота, з якої комп'ютери передають дані

тип працюючих мережевих додатків

тип мережевого кабелю

відстань між комп'ютерами в мережі

Шина – пасивна топологія. Це означає, що комп'ютери тільки "слухають" дані, що передаються по мережі, але не переміщують їх від відправника до одержувача. Тому, якщо один із комп'ютерів вийде з ладу, це не позначиться на роботі решти. В активних топологіях комп'ютери регенерують сигнали та передають їх по мережі.

2. Відображення сигналу

Дані або електричні сигнали поширюються по всій мережі - від одного кінця кабелю до іншого. Якщо не робити жодних спеціальних дій, сигнал, досягаючи кінця кабелю, буде відображатися і не дозволить іншим комп'ютерам здійснювати передачу. Тому після того, як дані досягнуть адресата, електричні сигнали необхідно погасити.

3. Термінатор

Щоб запобігти відображенню електричних сигналів, на кожному кінці кабелю встановлюють заглушки (термінатори, terminators), що поглинають ці сигнали (Малюнок 2). Усі кінці мережного кабелю повинні бути до чогось підключені, наприклад до комп'ютера або баррел-коннектор - для збільшення довжини кабелю. До будь-якого вільного - непідключеного - кінця кабелю повинен бути приєднаний термінатор, щоб запобігти відображенню електричних сигналів.

Малюнок 2 - Встановлення термінатора

Порушення цілісності мережі може статися, якщо розрив мережного кабелю відбувається при його фізичному розриві або від'єднанні одного з кінців. Можлива також ситуація, коли на одному або кількох кінцях кабелю відсутні термінатори, що призводить до відображення електричних сигналів у кабелі та припинення функціонування мережі. Мережа "падає". Самі собою комп'ютери в мережі залишаються повністю працездатними, але доти, поки сегмент розірваний, вони можуть взаємодіяти друг з одним.

Така топологія мережі має переваги і недоліки. До переваг можна віднести:

невеликий час встановлення мережі

дешевизна (потрібно менше кабелю та мережевих пристроїв)

простота налаштування

вихід з ладу робочої станції не відбивається на роботі мережі

Недоліки такої топології такі.

такі мережі важко розширювати (збільшувати кількість комп'ютерів у мережі та кількість сегментів - окремих відрізків кабелю, що їх з'єднують).

оскільки шина використовується спільно, у кожний момент часу передачу може вести лише один із комп'ютерів.

"шина" є пасивною топологією - комп'ютери тільки "слухають" кабель і не можуть відновлювати сигнали, що загасають при передачі по мережі.

надійність мережі із топологією "шина" невисока. Коли електричний сигнал досягає кінця кабелю, він (якщо не вжито спеціальних заходів) відображається, порушуючи роботу всього сегмента мережі.

Проблеми, характерні для топології "шина", призвели до того, що ці мережі, такі популярні ще десять років тому, зараз вже практично не використовуються.

Топологія мережі типу "шина" відома як логічна топологія Ethernet 10 Мбіт/с.

2.2 Базова топологія мережі типу "зірка" (star)

При топології "зірка" всі комп'ютери за допомогою сегментів кабелю підключаються до центрального компонента, що називається концентратором (hub) (рисунок 3).

Сигнали від комп'ютера, що передає, надходять через концентратор до всіх інших.

Ця топологія виникла на зорі обчислювальної техніки, коли комп'ютери були підключені до центрального, головного комп'ютера.

Термін "топологія" характеризує фізичне розташування комп'ютерів, кабелів та інших компонентів мережі.

Топологія – це стандартний термін, який використовується професіоналами при описі основного компонування мережі.

Крім терміна «топологія», для опису фізичного компонування використовують також таке:

Фізичне розташування;

Компонування;

Діаграма;

Топологія мережі зумовлює її характеристики. Зокрема вибір тієї чи іншої топології впливає на:

склад необхідного мережного устаткування;

характеристики мережного устаткування;

можливості розширення мережі;

спосіб керування мережею.

Щоб спільно використовувати ресурси або виконувати інші завдання мережі, комп'ютери повинні бути підключені один до одного. Для цієї мети в більшості випадків використовується кабель (рідше – бездротові мережі – інфрачервоне обладнання). Однак, просто підключити комп'ютер до кабелю, який з'єднує інші комп'ютери, недостатньо. Різні типи кабелів у поєднанні з різними мережевими платами, мережевими операційними системами та іншими компонентами вимагають різного взаєморозташування комп'ютерів.

Кожна топологія мережі накладає низку умов. Наприклад, вона може диктувати як тип кабелю, а й спосіб його прокладки.

Базові топології

• зірка (star)

  кільце (ring)

Якщо комп'ютери підключені вздовж одного кабелю, топологія називається шиною. У тому випадку, коли комп'ютери підключені до сегментів кабелю, що виходять з однієї точки або концентратора, топологія називається зіркою. Якщо кабель, до якого підключені комп'ютери, замкнено в кільце, така топологія називається кільцем.

Шина.

Топологію "шина" часто називають "лінійною шиною" (linerbus). Ця топологія належить до найпростіших і найпоширеніших топологій. У ній використовується один кабель, який називається магістраллю або сегментом, уздовж якого підключені всі комп'ютери мережі.

У мережі з топологією «шина» комп'ютери адресують дані конкретного комп'ютера, передаючи їх по кабелю як електричних сигналів.

Дані як електричних сигналів передаються всім комп'ютерам у мережі; однак інформацію приймає ту адресу якого відповідає адресі одержувача, зашифрованому в цих сигналах. Причому в кожний момент часу лише один комп'ютер може вести передачу.

Оскільки дані в мережу передаються лише одним комп'ютером, її продуктивність залежить від кількості комп'ютерів, підключених до шини. Чим їх більше, тим повільніше працює мережа. Шина – пасивна топологія. Це означає, що комп'ютери тільки «слухають» передані через мережу даних, але не переміщують їх від відправника до одержувача. Тому, якщо один із комп'ютерів вийде з ладу, це не позначиться на роботі решти. У цій топології дані поширюються всією мережею – від кінця кабелю до іншого. Якщо не робити жодних дій, то сигнали, досягнувши кінця кабелю будуть відображатися і це не дозволить іншим комп'ютерам здійснювати передачу. Тому після того, як дані досягнуть адресата, електричні сигнали необхідно погасити. Для цього на кожному кінці кабелю в мережі з топологією шина встановлюють термінатори (terminators) (які ще називають заглушками) для поглинання електричних сигналів.

Переваги: ​​відсутність додаткового активного обладнання (наприклад, повторювачів) робить такі мережі простими та недорогими.

Схема лінійної топології локальної мережі

Однак, недолік лінійної топології полягає в обмеженнях за розміром мережі, її функціональності та розширюваності.

Кільце

За кільцеподібної топології кожна робоча станція з'єднується з двома найближчими сусідами. Такий взаємозв'язок утворює локальну мережу у вигляді петлі або кільця. Дані передаються по колу в одному напрямку, а кожна станція відіграє роль повторювача, який приймає та відповідає на адресовані йому пакети та передає інші пакети наступної робочої станції «вниз». В оригінальній кільцеподібній мережі всі об'єкти підключалися один до одного. Таке підключення мало бути замкненим. На відміну від пасивної топології «шина», тут кожен комп'ютер виступає в ролі репітора, посилюючи сигнали та передаючи їх наступному комп'ютеру. Перевагою такої топології був передбачуваний час реагування мережі. Чим більше пристроїв знаходилося в кільці, тим більше мережа реагувала на запити. Найсуттєвіший її недолік полягає в тому, що при виході з ладу хоча б одного пристрою відмовлялася функціонувати всю мережу.

Один із принципів передачі даних по кільцю носить назву передачі маркера.Суть його така. Маркер послідовно, від одного комп'ютера до іншого, передається доти, доки його не отримає той, хто хоче передати дані. Комп'ютер, що передає, змінює маркер, поміщає електронну адресу в дані і посилає їх по кільцю.

Таку топологію можна покращити, підключивши всі мережеві пристрої через концентратор(Hubпристрій, що з'єднують інші пристрої). Візуально «підправлене кільце фізично кільцем вже не є, але в подібній мережі дані все одно передаються по колу.

На малюнку суцільними лініями позначені фізичні сполуки, а пунктирними напрямки передачі. Таким чином, подібна мережа має логічну кільцеподібну топологію, тоді як фізично є зіркою.

Зірка

При топології «зірка» всі комп'ютери за допомогою сегментів кабелю підключаються до центрального компонента концентратора. Сигнали від комп'ютера, що передає, надходять через концентратор до всіх інших. У мережах із топологією «зірка» підключення кабелю та управління конфігурацією мережі централізовані. Але є і недолік: оскільки всі комп'ютери підключені до центральної точки, для великих мереж значно збільшується витрата кабелю. До того ж, якщо центральний компонент вийде з ладу, порушиться робота всієї мережі.

Перевага: якщо порушиться робота в одному комп'ютері або вийде з ладу кабель, що з'єднує один комп'ютер, тільки цей комп'ютер не зможе отримувати і передавати сигнали. На решту комп'ютерів у мережі це не вплине. Загальна швидкість роботи мережі обмежується лише пропускною спроможністю концентратора.

Зіркоподібна топологія є домінуючою у сучасних локальних мережах. Такі мережі досить гнучкі, легко розширювані і щодо недорогі проти складнішими мережами, у яких суворо фіксуються методи доступу пристроїв до мережі. Таким чином, «зірки» витіснили застарілі та рідко використовувані лінійні та кільцеподібні топології. Більше того, вони стали перехідною ланкою до останнього виду топології. комутованої зіроке.

Комутатор – це багатопортовий активний мережний пристрій. Комутатор "запам'ятовує" апаратні (або MAC-MediaAccessControl) адреси підключених до нього пристроїв і створює тимчасові шляхи від відправника до одержувача, за якими і передаються дані. У звичайній локальній мережі з топологією, що комутується, передбачено кілька з'єднань з комутатором. Кожен порт і пристрій, що до нього підключено, має власну пропускну здатність (швидкість передачі даних).

Комутатори можуть значно покращити продуктивність мереж. По-перше, вони збільшують загальну пропускну здатність, яка доступна для цієї мережі. Наприклад, у 8-ми потровому комутаторі може бути 8 окремих з'єднань, що підтримують швидкість до 10 Мбіт/с кожне. Відповідно пропускна спроможність такого пристрою – 80Мбіт/с. Насамперед комутатори збільшують продуктивність мережі, зменшуючи кількість пристроїв, які можуть заповнити всю пропускну спроможність одного сегмента. В одному такому сегменті міститься лише два пристрої: мережний пристрій робочої станції та порт комутатора. Таким чином, за смугу пропускання в 10 Мбіт/с можуть «суперничати» всього два пристрої, а не вісім (при використанні звичайного 8-портового концентратора, який не передбачає такого поділу смуги пропускання на сегменти).

У висновку слід сказати що розрізняють топологію фізичних зв'язків (фізична структура мережі) та топологію логічних зв'язків (логічну структуру мережі)

Конфігурація фізичних зв'язківвизначається електричними з'єднаннями комп'ютерів і може бути представлена ​​у вигляді графа, вузлами якого є комп'ютери та комунікаційне обладнання, а ребра відповідають відрізкам кабелю, що зв'язує пари вузлів.

Логічні зв'язкиє шляхи проходження інформаційних потоків по мережі, вони утворюються шляхом відповідного налаштування комунікаційного обладнання.

У деяких випадках фізична та логічна топології збігаються, а іноді не збігаються.

Мережа показана малюнку являє собою приклад розбіжності фізичної та логічної топології. Фізично комп'ютери з'єднані з топології загальна шина. Доступ до шини відбувається за алгоритмом випадкового доступу, а шляхом передачі токена (маркер) в кільцевому порядку: від комп'ютера А – комп'ютера У, від комп'ютера У – комп'ютера З т.д. Тут порядок передачі токена не повторює фізичні зв'язкиа визначається логічним конфігуруванням мережевих адаптерів. Ніщо не заважає налаштувати мережеві адаптери та їх драйвери так, щоб комп'ютери утворили кільце в іншому порядку, наприклад, В, А, С… При цьому фізична структура не змінюється.

Бездротові мережі.

Словосполучення "бездротове середовище" може ввести в оману, оскільки означає повну відсутність проводів у мережі. Насправді ж зазвичай бездротові компоненти взаємодіють із мережею, де – як середовище передачі – використовується кабель. Така мережа із змішаними компонентами називається гібридною.

Залежно від технології, бездротові мережі можна розділити на три типи:

локальні обчислювальні мережі;

розширені локальні обчислювальні мережі;

мобільні мережі (переносні комп'ютери).

Способи передачі:

інфрачервоне випромінювання;

• радіопередача у вузькому спектрі (одночастотна передача);

  радіопередача у розсіяному спектрі.

Крім цих способів передачі та отримання даних можна використовувати мобільні мережі, пакетне радіо з'єднання, стільникові мережі та мікрохвильові системи передачі даних.

На сьогоднішній день офісна мережа – це не просто з'єднання комп'ютерів між собою. Сучасний офіс складно уявити без баз даних, у яких зберігається як фінансова звітність підприємства, і інформація по кадрам. У великих мережах, як правило, з метою безпеки баз даних, і збільшення швидкості доступу до них використовуються окремі сервери для зберігання баз даних. Також зараз сучасний офіс важко уявити без доступу до мережі Інтернет. Варіант схеми бездротової мережіофісу зображений на малюнку

Отже, зробимо висновок: майбутню мережу необхідно ретельно спланувати. Для цього слід відповісти на такі запитання:

Навіщо вам потрібна мережа?

Скільки користувачів буде у вашій мережі?

Як швидко мережа розширюватиметься?

Чи потрібний для цієї мережі вихід в Інтернет?

Чи потрібне централізоване керування користувачами мережі?

Після цього намалюйте на папері схему мережі. Слід пам'ятати про вартість мережі.

Як ми з вами визначили, топологія є найважливішим чинником покращення загальної продуктивності мережі. Базові топології можуть застосовуватись у будь-якій комбінації. Важливо розуміти, що сильні та слабкі сторони кожної топології впливають на бажану продуктивність мережі та залежать від існуючих технологій. Необхідно досягти рівноваги між реальним розташуванням мережі (наприклад, у кількох будинках), можливостями використання кабелю, шляхами його прокладки і навіть його типом.