Polytech-soft.com

ПК журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Магистральная топология это сеть

Проблемы связи нескольких компьютеров

Топология физических связей

Как только компьютеров становится больше двух, возникает проблема выбора конфигурации физических связей или топологии . Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам — электрические и информационные связи между ними.

Число возможных конфигураций резко возрастает при увеличении числа связываемых устройств. Так, если три компьютера мы можем связать двумя способами, то для четырех компьютеров (рис. 4.1) можно предложить уже шесть топологически различных конфигураций (при условии неразличимости компьютеров).

Мы можем соединять каждый компьютер с каждым или же связывать их последовательно, предполагая, что они будут общаться, передавая друг другу сообщения «транзитом». При этом транзитные узлы должны быть оснащены специальными средствами, позволяющими выполнять эту специфическую посредническую операцию. В роли транзитного узла может выступать как универсальный компьютер , так и специализированное устройство.

От выбора топологии связей зависят многие характеристики сети. Например, наличие между узлами нескольких путей повышает надежность сети и делает возможной балансировку загрузки отдельных каналов. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям , делает сеть легко расширяемой. Экономические соображения часто приводят к выбору топологий , для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи .

Среди множества возможных конфигураций различают полносвязные и неполносвязные:

Полносвязная топология (рис. 4.2) соответствует сети, в которой каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, это вариант громоздкий и неэффективный. Действительно, каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная физическая линия связи . (В некоторых случаях даже две, если невозможно использование этой линии для двусторонней передачи.) Полносвязные ; топологии в крупных сетях применяются редко, так как для связи N узлов требуется N(N-1)/2 физических дуплексных линий связи, т.е. имеет место квадратичная зависимость. Чаще этот вид топологии используется в многомашинных комплексах или в сетях, объединяющих небольшое количество компьютеров.

Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях , когда для обмена данными между двумя компьютерами может потребоваться промежуточная передача данных через другие узлы сети.

Ячеистая топология ( mesh 1 Иногда термин «mesh» используют и для обозначения полносвязной или близкой к полносвязной топологий. ) получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна для крупных сетей (рис 4.3).

В сетях с кольцевой конфигурацией (рис. 4.4) данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому. Главное достоинство «кольца» в том, что оно по своей природе обладает свойством резервирования связей. Действительно, любая пара узлов соединена здесь двумя путями — по часовой стрелке и против. «Кольцо» представляет собой очень удобную конфигурацию и для организации обратной связи — данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому отправитель в данном случае может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство «кольца» используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно. В то же время в сетях с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прерывался канал связи между остальными станциями «кольца» .

Топология «звезда» (рис.4.5) образуется в том случае, когда каждый компьютер с помощью отдельного кабеля подключается к общему центральному устройству, называемому концентратором 2 В данном случае термин «концентратор» используется в широком смысле, им обозначается любое многовходовое устройство, способное служить центральным элементом, например коммутатор или маршрутизатор. . В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. В роли концентратора может выступать как компьютер , так и специализированное устройство, такое как многовходовый повторитель , коммутатор или маршрутизатор . К недостаткам топологии типа «звезда» относится более высокая стоимость сетевого оборудования, связанная с необходимостью приобретения специализированного центрального устройства. Кроме того, возможности наращивания количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора .

Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов , иерархически соединенных между собой связями типа «звезда» (рис. 4.6). Получаемую в результате структуру называют также деревом. В настоящее время дерево является самым распространенным типом топологии связей, как в локальных, так и в глобальных сетях.

Читать еще:  Устройство не видит вай фай сеть

Особым частным случаем конфигурации звезда является конфигурация «общая шина» (рис. 4.7). Здесь в роли центрального элемента выступает пассивный кабель, к которому по схеме «монтажного ИЛИ» подключается несколько компьютеров (такую же топологию имеют многие сети, использующие беспроводную связь — роль общей шины здесь играет общая радиосреда). Передаваемая информация распространяется по кабелю и доступна одновременно всем присоединенным к нему компьютерам.

Основными преимуществами такой схемы являются низкая стоимость и простота наращивания, т.е. присоединения новых узлов к сети.

Самым серьезным недостатком «общей шины» является ее недостаточная надежность : любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть . Другой недостаток «общей шины» — невысокая производительность , так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные по сети, поэтому пропускная способность канала связи всегда делится между всеми узлами сети. До недавнего времени «общая шина» являлась одной из самых популярных топологий для локальных сетей.

В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию — «звезда» , «кольцо» или «общая шина» , для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию , поэтому их называют сетями со смешанной топологией (рис. 4.8).

Топологии сетей

Термин топология сети означает способ соединения компьютеров в сеть. Вы также можете услышать другие названия – структура сети или конфигурация сети (это одно и то же). Кроме того, понятие топологии включает множество правил, которые определяют места размещения компьютеров, способы прокладки кабеля, способы размещения связующего оборудования и многое другое. На сегодняшний день сформировались и устоялись несколько основных топологий. Из них можно отметить “шину”, “кольцо” и “звезду”.

Топология “шина”

Топология шина (или, как ее еще часто называют общая шина или магистраль) предполагает использование одного кабеля, к которому подсоединены все рабочие станции.Общий кабель используется всеми станциями по очереди. Все сообщения, посылаемые отдельными рабочими станциями, принимаются и прослушиваются всеми остальными компьютерами, подключенными к сети. Из этого потока каждая рабочая станция отбирает адресованные только ей сообщения.

Достоинства топологии “шина”:

  • простота настройки;
  • относительная простота монтажа и дешевизна, если все рабочие станции расположены рядом;
  • выход из строя одной или нескольких рабочих станций никак не отражается на работе всей сети.

Недостатки топологии “шина”:

  • неполадки шины в любом месте (обрыв кабеля, выход из строя сетевого коннектора) приводят к неработоспособности сети;
  • сложность поиска неисправностей;
  • низкая производительность – в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть, с увеличением числа рабочих станций производительность сети падает;
  • плохая масштабируемость – для добавления новых рабочих станций необходимо заменять участки существующей шины.

Именно по топологии “шина” строились локальные сети на коаксиальном кабеле . В этом случае в качестве шины выступали отрезки коаксиального кабеля, соединенные Т-коннекторами. Шина прокладывалась через все помещения и подходила к каждому компьютеру. Боковой вывод Т-коннектора вставлялся в разъем на сетевой карте. Вот как это выглядело:Сейчас такие сети безнадежно устарели и повсюду заменены “звездой” на витой паре, однако оборудование под коаксиальный кабель еще можно увидеть на некоторых предприятиях.

Топология “кольцо”

Кольцо – это топология локальной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутое кольцо. Данные передаются от одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кругу). Каждый ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК, т.е. данные передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете.Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера – он передает их дальше по кольцу, в ином случае они дальше не передаются.

Достоинства кольцевой топологии:

  • простота установки;
  • практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
  • возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети.
Читать еще:  Вконтакте вход соц сеть ввести пароль

Однако “кольцо” имеет и существенные недостатки:

  • каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации; в случае выхода из строя хотя бы одной из них или обрыва кабеля – работа всей сети останавливается;
  • подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, поскольку во время установки нового ПК кольцо должно быть разомкнуто;
  • сложность конфигурирования и настройки;
  • сложность поиска неисправностей.

Кольцевая топология сети используется довольно редко. Основное применение она нашла в оптоволоконных сетях стандарта Token Ring.

Топология “звезда”

Звезда – это топология локальной сети, где каждая рабочая станция присоединена к центральному устройству (коммутатору или маршрутизатору). Центральное устройство управляет движением пакетов в сети. Каждый компьютер через сетевую карту подключается к коммутатору отдельным кабелем.При необходимости можно объединить вместе несколько сетей с топологией “звезда” – в результате вы получите конфигурацию сети с древовидной топологией. Древовидная топология распространена в крупных компаниях. Мы не будем ее подробно рассматривать в данной статье.

Топология “звезда” на сегодняшний день стала основной при построении локальных сетей. Это произошло благодаря ее многочисленным достоинствам:

  • выход из строя одной рабочей станции или повреждение ее кабеля не отражается на работе всей сети в целом;
  • отличная масштабируемость: для подключения новой рабочей станции достаточно проложить от коммутатора отдельный кабель;
  • легкий поиск и устранение неисправностей и обрывов в сети;
  • высокая производительность;
  • простота настройки и администрирования;
  • в сеть легко встраивается дополнительное оборудование.

Однако, как и любая топология, “звезда” не лишена недостатков:

  • выход из строя центрального коммутатора обернется неработоспособностью всей сети;
  • дополнительные затраты на сетевое оборудование – устройство, к которому будут подключены все компьютеры сети (коммутатор);
  • число рабочих станций ограничено количеством портов в центральном коммутаторе.

Звезда – самая распространенная топология для проводных и беспроводных сетей. Примером звездообразной топологии является сеть с кабелем типа витая пара, и коммутатором в качестве центрального устройства. Именно такие сети встречаются в большинстве организаций.

6. Магистральная подсистема

6.1. Общие положения

Основу магистральной кабельной подсистемы составляют магистральные линии или магистрали, соединяющие между собой центры коммутации: главный кросс, промежуточные кроссы и горизонтальные кроссы. В этих центрах выполняется коммутация магистральных линий друг с другом с образованием магистральных каналов, которые используются для распределения телекоммуникационных сервисов (приложения передачи речи, данных, изображений и т.д.) до горизонтальной кабельной подсистемы.

В состав магистральной кабельной подсистемы входят следующие элементы:

— магистральные кабельные сегменты (магистральная подсистема первого уровня), соединяющие главный кросс с промежуточными кроссами или с горизонтальными кроссами;

— магистральные кабельные сегменты (магистральная кабельная подсистема второго уровня), соединяющие промежуточные кроссы с горизонтальными кроссами;

— кабельные сегменты, соединяющие городской ввод с главным кроссом или промежуточным кроссом;

— коммутационные шнуры, осуществляющие коммутацию сегментов магистральной подсистемы в главном кроссе и промежуточных кроссах.

Размер магистральной кабельной подсистемы зависит от размера объекта, она может соединять центры коммутации горизонтальной кабельной системы, расположенные на одном этаже, и не выходить за пределы этого этажа; может объединять центры коммутации разных этажей одного здания или может выходить за пределы одного здания и предоставлять каналы связи между центрами коммутации отдельных зданий.

Та часть магистральной кабельной подсистемы, которая находится внутри здания, называется внутренней магистральной кабельной подсистемой. В одном здании вся магистральная кабельная подсистема может быть представлена только этой подсистемой. Другая часть магистральной кабельной подсистемы, объединяющая между собой несколько зданий, называется внешней.

Все связи между внешней и внутренней магистральными кабельными подсистемами, а также горизонтальной и магистральной кабельными системами осуществляются при помощи пассивных элементов — коммутационных шнуров и перемычек, и активных устройств — коммутаторов, концентраторов, маршрутизаторов, выносов телефонных станций и т.п. (вид оборудования зависит от типа использующегося приложения).

6.2. Топология магистральной кабельной подсистемы

6.2.1. Общая топология

Магистральная кабельная подсистема имеет топологию типа «звезда» с двумя уровнями подчинения (рисунок 23).

MC — главный кросс; IC — промежуточный кросс; HC — горизонтальный кросс
Рисунок 23. Топология магистральной кабельной подсистемы

Каждый промежуточный кросс соединен с главным кроссом MC внешними магистральными сегментами. Все линии сходятся к единому центру MC, образуя тип «звезда», — первый уровень подчинения. В свою очередь, каждый горизонтальный кросс соединен с промежуточным кроссом внутренними магистральными сегментами, также образуя тип «звезда» с единым центром в MC, — второй уровень подчинения.

Читать еще:  Как убрать неопознанную сеть

6.2.2. Дополнения к топологии магистральной кабельной подсистемы

В случае если топология реальных кабельных систем в точности соответствует базовой топологии типа «звезда», то к ней допускаются дополнения, представленные на рисунке 24.


MC — главный кросс; IC — промежуточный кросс; HC — горизонтальный кросс
Рисунок 24. Дополнения к базовой топологии типа «звезда» магистральной кабельной подсистемы

6.2.2.1. Совмещение центров коммутации

В одном здании могут быть территориально совмещены главный кросс, промежуточный кросс и горизонтальный кросс.

6.2.2.2. Непосредственное соединение центров коммутации

При необходимости базовая топология типа «звезда» может быть дополнена вспомогательными магистральными линиями, напрямую соединяющими между собой горизонтальные кроссы или промежуточные кроссы. Таким образом, на отдельном участке магистральной кабельной подсистемы может быть реализована топология типов «шина» или «кольцо».

Сегменты, соединяющие равнозначные центры коммутации (например, IC-IC или HC-HC), считаются частью магистральной кабельной подсистемы.

Топологии сетей передачи данных

Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам физические или информационные связи между вершинами.

Полносвязная топология

В данной топологии для связи N узлов требуется N(N-1)/2 физических дуплексных линий связи. Преимуществом данной топологии является то, что она соединяет каждый узел с каждым. Таким образом, в случае выхода одного из узлов из строя, не происходит нарушения функционирования остальных узлов в сети, построенной на данной топологии.

Но на практике данный вид топологии не применяется, поскольку является крайне дорогим вариантом построения сети.

Ячеистая топология

Данная топология получается из полносвязной путём удаления некоторых связей между узлами. С точки зрения надежности, данная топология является менее надежной, чем полносвязная, но в тоже время и более дешевой, за счёт уменьшения расходов на организацию избыточных связей.

Данный тип топологии зачастую используется в Глобальных (WAN) и Городских Сетях (MAN). Технологии, в которых применяются данные типы топологий, могут быть как системами Ethernet, так и системами SDH/SONET.

Кольцевая топология

В кольцевой топологии, как видно из названия, все узлы объединены в кольцо. Данные в кольце могут передаваться либо в одном из направлений, либо в обоих сразу, в зависимости от технологии локальной сети, которая применяется в каждом конкретном случае.

Данная топология является достаточно надежной, поскольку обеспечивает саморезервирование. Каждый узел соединяется с двумя соседними, и в зависимости от состояния связей передаёт данные либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки.

В итоге резервирование сети обеспечивается наличием двух путей передачи данных от начального узла к конечному, а также своевременными ремонтными работами на сети передачи данных в случае выхода из строя одного из узлов или одной из связей.

Звездообразная топология

Возникновение звездообразной топологии обусловлено с появлением такого телекоммуникационного оборудования, как коммутаторы и концентраторы, которые коммутируют передачу данных между конечными узлами сети.

В данной топологии коммутатор выступает центральным узлом, через который осуществляется передача данных между остальными узлами.

Преимуществами подобной топологии являются простота организации сети передачи данных, увеличение эффективности используемой среды передачи данных, возможность администрирования сети и разграничение доступа пользователей к ресурсам сети.

К недостаткам можно отнести то, что коммутатор в данном случае является критичной точкой отказа, но в случае с конечными пользователями (не учитываем роль коммутатора, как магистрального узла, объединяющего другие коммутаторы) данное обстоятельство нивелируется преимуществами подобной топологии.

Иерархическая звезда, дерево

Данная топология является распространённым вариантом построения современных сетей передачи данных. В данном случае коммутаторы объединяются в основную звезду, которая организует магистральные каналы передачи данных, а от неё отходят ветки, к которым подключаются узлы конечных пользователей.

Резервированию в данной топологии подвергаются только магистральные каналы. Достигается это либо организацией ячеистой топологии между коммутаторами, либо организацией кольцевой топологии, опять же между коммутаторами.

Рекомендуем хостинг TIMEWEB

Рекомендуемые статьи по этой тематике

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector