Топология сетей

       
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 4 – Схема сети типа «кольцо»

     Один  из принципов передачи данных в кольцевой  сети носит название передачи маркера. Суть его такова. Маркер последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, который «хочет» передать данные. Передающий компьютер изменяет маркер, помещает адрес получателя в данные и посылает их по кольцу.

     Данные  проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес  совпадает с адресом получателя, указанным в данных. После этого принимающий компьютер посылает передающему сообщение, где подтверждает факт приёма данных. Получим подтверждение, передающий компьютер создаёт новый маркер и возвращает его в сеть.

     На  первый взгляд, кажется, что передача маркера отнимает много времени, однако на самом деле маркер передвигается  практически со скоростью света. В кольце диаметром 200 метров маркер может циркулировать с частотой 10 000 оборотов в секунду.

     Достоинства такой топологии:

• простота установки
• практически полное отсутствие дополнительного оборудования
• возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий⁷.

     Недостатки  топологии типа «кольцо» следующие:

• выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети
• сложность конфигурирования и настройки
• сложность поиска неисправностей

     Наиболее  широкое применение получила в оптоволоконных сетях. Используется в стандартах FDDI⁸, Token ring⁹.

 

3. Другие возможные сетевые топологии

3.1 Топология сети типа «дерево» (tree)

     Реальные  компьютерные сети постоянно расширяются и модернизируются. Поэтому почти всегда такая сеть является гибридной, т. е. ее топология представляет собой комбинацию нескольких базовых топологий. Легко представить себе гибридные топологии, являющиеся комбинацией «звезды» и «шины», либо «кольца» и «звезды». Однако особо следует выделить топологию «дерево» (tree), которую можно рассматривать как объединение нескольких «звезд» (рисунок 5). Именно эта топология сегодня является наиболее популярной при построении локальных сетей.  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Рисунок 5 – Схема топологии сети типа «дерево» 

      Дерево может быть активным или истинным (рисунок 6) и пассивным (рисунок 7). При активном дереве в центрах объединения нескольких линий связи находятся центральные компьютеры, а при пассивном — концентраторы (хабы). 
 
 
 
 
 
 
 

        
 
 
 
 
 
 
 

      Рисунок 6 - Схема топологии сети типа «активное дерево» 

        
 
 
 
 
 
 
 

          Рисунок 7 - Схема топологии сети типа «пассивное дерево» 

     3.2 Комбинированные топологии сети

     Довольно  часто применяются комбинированные  топологии, среди  них наиболее распространены звездно-шинная и звездно-кольцевая.

     В звездно-шинной (star-bus) топологии (Рисунок 8) используется комбинация шины и пассивной звезды.

       
 
 
 
 

     Рисунок 8 - Схема комбинированной топологии  сети типа

     «star-bus»

     К концентратору подключаются как  отдельные компьютеры, так и целые шинные сегменты. На самом деле реализуется физическая топология шина, включающая все компьютеры сети. В данной топологии может использоваться и несколько концентраторов, соединенных между собой и образующих так называемую магистральную, опорную шину. К каждому из концентраторов при этом подключаются отдельные компьютеры или шинные сегменты. В результате получается звездно-шинное дерево. Таким образом, пользователь может гибко комбинировать преимущества шинной и звездной топологий, а также легко изменять количество компьютеров, подключенных к сети. С точки зрения распространения информации данная топология равноценна классической шине.

     В случае звездно-кольцевой (star-ring) топологии (Рисунок 9) в кольцо объединяются не сами компьютеры, а специальные концентраторы, к которым в свою очередь подключаются компьютеры с помощью звездообразных двойных линий связи.

       
 
 
 
 
 

     Рисунок 8 - Схема комбинированной топологии  сети типа

     «star-ring»

     В действительности все компьютеры сети включаются в замкнутое кольцо, так как внутри концентраторов линии связи образуют замкнутый контур (как показано на рисунке 9). Данная топология дает возможность комбинировать преимущества звездной и кольцевой топологий. Например, концентраторы позволяют собрать в одно место все точки подключения кабелей сети. Если говорить о распространении информации, данная топология равноценна классическому кольцу.

     3.3 «Сеточная» топология сети

     Наконец, следует упомянуть о сетчатой, или сеточной (mesh) топологии, в которой  все либо многие компьютеры и другие устройства соединены друг с другом напрямую (рисунок 10).

       
 
 
 
 
 

     Рисунок 10 – Схема сеточной топологии  сети

     Такая топология исключительно надежна  — при обрыве любого канала передача данных не прекращается, поскольку возможно несколько маршрутов доставки информации. Сеточные топологии (чаще всего не полные, а частичные) используются там, где требуется обеспечить максимальную отказоустойчивость сети, например, при объединении нескольких участков сети крупного предприятия или при подключении к Интернету, хотя за это, конечно, приходится платить: существенно увеличивается расход кабеля, усложняется сетевое оборудование и его настройка.

     На  практике используется сеточная топология  полная и частичная (Рисунок 11).

       
 
 
 

     Рисунок 11 – Схема полной и частичной сеточной типологии

     В полной сеточной топологии каждый компьютер  напрямую связан со всеми остальными компьютерами. В этом случае при  увеличении числа компьютеров резко  возрастает количество линий связи. Кроме того, любое изменение в  конфигурации сети требует внесения изменений в сетевую аппаратуру всех компьютеров, поэтому полная сеточная топология не получила широкого распространения.

     Частичная сеточная топология предполагает прямые связи только для самых активных компьютеров, передающих максимальные объемы информации. Остальные компьютеры соединяются через промежуточные узлы. Сеточная топология позволяет выбирать маршрут для доставки информации от абонента к абоненту, обходя неисправные участки. С одной стороны, это увеличивает надежность сети, с другой же – требует существенного усложнения сетевой аппаратуры, которая должна выбирать маршрут.

 

      4.Многозначность понятия топологии

     Топология сети указывает не только на физическое расположение компьютеров, как часто  считают, но, что гораздо важнее, на характер связей между ними, особенности распространения информации, сигналов по сети. Именно характер связей определяет степень отказоустойчивости сети, требуемую сложность сетевой аппаратуры, наиболее подходящий метод управления обменом, возможные типы сред передачи (каналов связи), допустимый размер сети (длина линий связи и количество абонентов) необходимость электрического согласования и многое другое.

     Более того, физическое расположение компьютеров, соединяемых сетью, почти не влияет на выбор топологии. Как бы ни были расположены компьютеры, их можно соединить с помощью любой заранее выбранной топологии (Рисунок 12).

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 12 - Примеры использования разных топологий

      

     В том случае, если соединяемые компьютеры расположены по контуру круга, они  могут соединяться, как звезда или шина. Когда компьютеры расположены вокруг некоего центра, их допустимо соединить с помощью топологий шина или кольцо. Наконец когда компьютеры расположены в одну линию, они могут соединяться звездой или кольцом. Другое дело, какова будет требуемая длина кабеля.

     Строго  говоря, в литературе при упоминании о топологии сети, авторы могут  подразумевать четыре совершенно разные понятия, относящиеся к различным  уровням сетевой архитектуры:

• физическая топология (географическая схема расположения компьютеров и прокладки кабелей). В этом смысле, например, пассивная звезда ничем не отличается от активной, поэтому ее нередко называют просто звездой.
• логическая топология (структура связей, характер распространения сигналов по сети). Это наиболее правильное определение топологии.
• топология управления обменом (принцип и последовательность передачи права на захват сети между отдельными компьютерами).
• информационная топология (направление потоков информации, передаваемой по сети).

     Например, сеть с физической и логической топологией шина может в качестве метода управления использовать эстафетную передачу права захвата сети (быть в этом смысле кольцом) и одновременно передавать всю информацию через выделенный компьютер (быть в этом смысле звездой). Или сеть с логической топологией шина может иметь физическую топологию звезда (пассивная) или дерево (пассивное).

     Сеть  с любой физической топологией, логической топологией, топологией управления обменом  может считаться звездой в  смысле информационной топологии, если она построена на основе одного сервера и нескольких клиентов, общающихся только с этим сервером. В данном случае справедливы все рассуждения о низкой отказоустойчивости сети к неполадкам центра (сервера). Точно так же любая сеть может быть названа шиной в информационном смысле, если она построена из компьютеров, являющихся одновременно как серверами, так и клиентами. Такая сеть будет мало чувствительна к отказам отдельных компьютеров.

 

      Заключение

     В настоящее время, подавляющее большинство современных сетей используют топологию «звезда» или гибридную топологию, представляющую собой объединение нескольких «звезд» (например, топологию типа «дерево»), и метод доступа к среде передачи CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений).

     Но  все-таки необходимо отметить, что топология все-таки не является основным фактором при выборе типа сети. Она лишь только является одним из пунктов выбора нужного типа сети. Гораздо важнее, например, знать уровень стандартизации сети, скорость обмена, количество абонентов, стоимость оборудования, выбранное программное обеспечение. Но, с другой стороны, некоторые сети позволяют использовать разные топологии на разных уровнях. Этот выбор уже целиком ложится на пользователя.

 

      Список используемой литературы

1. Андерсон К. Локальные сети. Полное руководство [Текст]/ К. Андерсон, Минаси М - СПб.: КОРОНА принт, 1999. – 624 с.
2. Компьютерные системы и сети [Текст]: учеб. Пособие/ В. П. Косарев [и др.]; под ред. В. П. Косарева, Л. В. Еремина. - М.: Финансы и статистика, 1999. – 538 с.
3. Олифер, В.Г Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы [Текст]/ В.Г Олифер, Н.А. Олифер. – СПб.: Питер, 2001. – 429 с.
4. Топология сети [Электронный источник]: Свободная энциклопедия Википедия. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Топология_сети
5. Топология сети [Электронный источник]: Банк рефератов Bestreferat.ru. – Режим доступа: http://www.texnet.ru/top.htm