Existujú nasledujúce topológie lokálnej siete. Sieťové topológie

Topológia (konfigurácia) je spôsob pripojenia počítačov do siete. Typ topológie určuje náklady, bezpečnosť, výkon a spoľahlivosť pracovných staníc, pre ktoré je dôležitý čas potrebný na prístup k súborovému serveru.

Koncept topológie je široko používaný pri vytváraní sietí. Jedným z prístupov ku klasifikácii topológií LAN je rozlíšenie dvoch hlavných tried topológií: vysielanie a sériové.

V topológiách vysielania PC prenáša signály, ktoré môžu prijímať iné počítače. Medzi takéto topológie patria topológie: spoločná zbernica, strom, hviezda.

V sériových topológiách sa informácie prenášajú iba do jedného PC. Príklady takýchto topológií sú: ľubovoľná (náhodné pripojenie PC), kruh, reťaz.

Pri výbere optimálnej topológie existujú tri hlavné ciele:

Poskytovanie alternatívneho smerovania a maximálnej spoľahlivosti prenosu dát;

Výber optimálnej trasy na prenos dátových blokov;

Poskytovanie prijateľného času odozvy a požadovanej šírky pásma.

Pri výbere konkrétneho typu siete je dôležité zvážiť jej topológiu. Hlavné topológie siete sú: zbernicová (lineárna) topológia, hviezda, kruh a strom.

Napríklad konfigurácia siete ArcNet používa lineárnu aj hviezdicovú topológiu. Siete Token Ring fyzicky vyzerajú ako hviezda, ale logicky sa ich pakety prenášajú po kruhu. Prenos dát v sieti Ethernet prebieha po lineárnej zbernici, takže všetky stanice vidia signál súčasne.

Typy topológií

Existuje päť hlavných topológií (obr. 3.1): spoločná zbernica (Bus); krúžok (Ring); hviezda (Hviezda); stromovitý (Strom); bunkové (Mesh).

Ryža. 3.1. Typy topológií

Spoločný autobus

Zdieľaná zbernica je typ sieťovej topológie, v ktorej sú pracovné stanice umiestnené pozdĺž jednej časti kábla, ktorá sa nazýva segment. Topológia spoločnej zbernice (obr. 3.2) zahŕňa použitie jedného kábla, ku ktorému sú pripojené všetky počítače v sieti.

V prípade topológie Common Bus kábel využívajú postupne všetky stanice:

Ryža. 3.2. Topológia Spoločná zbernica

1. Pri prenose dátových paketov ich každý počítač adresuje konkrétnemu počítaču v sieti LAN, pričom ich prenáša po sieťovom kábli vo forme elektrických signálov.

2. Paket vo forme elektrických signálov sa prenáša cez „zbernicu“ v oboch smeroch na všetky počítače v sieti.

3. Informácie však dostane iba adresa, ktorá sa zhoduje s adresou príjemcu zadanou v hlavičke paketu. Keďže v danom čase môže v sieti vysielať iba jeden počítač, výkon siete LAN závisí od počtu počítačov pripojených k zbernici. Čím viac ich je, tým viac dát čaká na prenos, tým nižší je výkon siete. Nie je však možné uviesť priamy vzťah medzi priepustnosťou siete a počtom počítačov, pretože je ovplyvnený aj:

· Hardvérová charakteristika PC siete;

· frekvencia prenosu správ z počítača;

· typ spustených sieťových aplikácií;

· typ kábla a vzdialenosť medzi počítačmi v sieti.

„Zbernica“ je pasívna topológia. To znamená, že počítače iba „počúvajú“ dáta prenášané cez sieť, ale neprenášajú ich od odosielateľa k príjemcovi. Ak teda zlyhá jeden z počítačov, neovplyvní to chod celej siete.

4. Dáta vo forme elektrických signálov putujú po sieti z jedného konca kábla na druhý a keď sa dostanú na koniec kábla, odrazia sa a obsadia „zbernicu“, čo zabráni iným počítačom vysielanie.

5. Aby sa predišlo odrazu elektrických signálov, na každom konci kábla sú nainštalované zakončenia (T), ktoré pohlcujú signály prechádzajúce cez „zbernicu“

6. Ak je vzdialenosť medzi počítačmi značná (napríklad 180 m pre tenký koaxiálny kábel), segment „zbernice“ môže zaznamenať útlm elektrického signálu, čo môže viesť k skresleniu alebo strate prenášaného dátového paketu. V tomto prípade by mal byť pôvodný segment rozdelený na dva, pričom medzi ne by sa malo nainštalovať ďalšie zariadenie - opakovač (opakovač), ktorý zosilňuje prijatý signál pred jeho odoslaním.

Správne umiestnené opakovače po celej dĺžke siete môžu zväčšiť dĺžku obsluhovanej siete a vzdialenosť medzi susednými počítačmi. Malo by sa pamätať na to, že všetky konce sieťového kábla musia byť k niečomu pripojené: k počítaču, terminátoru alebo opakovaču.

Ak sa preruší sieťový kábel alebo sa odpojí jeden z jeho koncov, sieť prestane fungovať. Sieť padá. Samotné PC siete zostávajú plne funkčné, ale nedokážu medzi sebou komunikovať. Ak je sieť LAN založená na serveri, kde je väčšina softvéru a informačných zdrojov uložená na serveri, potom sú počítače, aj keď zostávajú funkčné, na praktickú prácu málo použiteľné.

Zbernicová topológia sa používa v ethernetových sieťach, ale v posledných rokoch sa vyskytuje len zriedka.

Príklady bežných zbernicových topológií sú 10Base-5 (pripojenie PC hrubým koaxiálnym káblom) a 10Base-2 (prepojenie PC tenkým koaxiálnym káblom).

Prsteň

Prsteň je topológia LAN, v ktorej je každá stanica pripojená k dvom ďalším staniciam, ktoré tvoria kruh (obrázok 3.3). Dáta sa prenášajú z jednej pracovnej stanice na druhú v jednom smere (pozdĺž kruhu). Každý počítač funguje ako opakovač, ktorý prenáša správy na ďalší počítač, t.j. údaje sa prenášajú z jedného počítača do druhého ako v štafetovom behu. Ak počítač prijme dáta určené pre iný počítač, prenáša ich ďalej po kruhu, inak sa ďalej neprenášajú. Hlavným problémom kruhovej topológie je, že každá pracovná stanica sa musí aktívne podieľať na prenose informácií a ak aspoň jedna z nich zlyhá, celá sieť je paralyzovaná. Pripojenie novej pracovnej stanice si vyžaduje krátkodobé vypnutie siete, pretože Počas inštalácie musí byť krúžok otvorený. Topológia Ring má vysoko predvídateľný čas odozvy určený počtom pracovných staníc.

Ryža. 3.3. Topology Ring

Čistá kruhová topológia sa používa zriedka. Namiesto toho hrá kruhová topológia transportnú úlohu v návrhu prístupovej metódy. Krúžok opisuje logickú cestu a paket sa prenáša z jednej stanice na druhú, pričom nakoniec vytvorí úplný kruh. V sieťach Token Ring sa káblová vetva z centrálneho rozbočovača nazýva MAU (Multiple Access Unit). MAU má vnútorný krúžok spájajúci všetky k nemu pripojené stanice a používa sa ako alternatívna cesta, keď je prerušený alebo odpojený kábel jednej pracovnej stanice. Keď je kábel pracovnej stanice pripojený k MAU, jednoducho tvorí predĺženie kruhu: signály putujú do pracovnej stanice a potom sa vracajú späť do vnútorného kruhu.

Hviezda

Hviezda je topológia LAN (obrázok 3.4), v ktorej sú všetky pracovné stanice pripojené k centrálnemu uzlu (napríklad rozbočovaču), ktorý vytvára, udržiava a prerušuje spojenia medzi pracovnými stanicami. Výhodou tejto topológie je možnosť jednoducho vylúčiť chybný uzol. Ak však zlyhá centrálny uzol, zlyhá celá sieť.

Ryža. 3.4. Topológia hviezdy

V tomto prípade je každý počítač pripojený cez špeciálny sieťový adaptér so samostatným káblom k zjednocovaciemu zariadeniu. V prípade potreby je možné skombinovať niekoľko sietí s topológiou typu Star, čo vedie k rozvetveným konfiguráciám siete. V každom bode odbočky musia byť použité špeciálne konektory (rozvádzače, opakovače alebo prístupové zariadenia).

Príkladom hviezdicovej topológie je ethernetová topológia s 10BASE-T krúteným párovým káblom, pričom stred hviezdy je zvyčajne Hub.

Hviezdicová topológia poskytuje ochranu proti pretrhnutiu kábla. Ak je kábel pracovnej stanice poškodený, nespôsobí to zlyhanie celého segmentu siete. Uľahčuje tiež diagnostiku problémov s pripojením, pretože každá pracovná stanica má svoj vlastný káblový segment pripojený k rozbočovaču. Na diagnostiku stačí nájsť prerušenie kábla, ktorý vedie k nefunkčnej stanici. Zvyšok siete funguje normálne.

Hviezdicová topológia má však aj nevýhody. Po prvé, vyžaduje veľa káblov. Po druhé, huby sú dosť drahé. Po tretie, káblové rozbočovače s veľkým množstvom káblov sa ťažko udržiavajú. Vo väčšine prípadov však táto topológia používa lacný krútený párový kábel. V niektorých prípadoch môžete dokonca použiť existujúce telefónne káble. Okrem toho je pre diagnostiku a testovanie výhodné zhromaždiť všetky konce káblov na jednom mieste.

Porovnávacie charakteristiky základných sieťových topológií sú uvedené v tabuľke. 3.1.

Tabuľka 3.1. Porovnávacie charakteristiky základných sieťových topológií

Topológia	Výhody	Nedostatky

	Ekonomická spotreba kábla; Lacné a ľahko použiteľné prenosové médium; Jednoduchosť a spoľahlivosť; Ľahká rozšíriteľnosť	Pri značnom objeme dopravy sa znižuje priepustnosť; Ťažká lokalizácia problémov; Zlyhanie ktoréhokoľvek káblového segmentu zastaví celú sieť.
"prsteň"	Všetky počítače majú rovnaký prístup; Počet používateľov neovplyvňuje výkon	Porucha jedného počítača spôsobí výpadok celej siete; Je ťažké lokalizovať problémy; Zmena konfigurácie siete vyžaduje zastavenie celej siete
"Hviezda"	Je ľahké nainštalovať sieť alebo upraviť sieť pridaním nových počítačov; Centralizovaná kontrola a riadenie; Porucha jedného PC alebo jedného káblového segmentu neovplyvňuje chod celej siete	Porucha alebo výpadok napájania rozbočovača (switch) deaktivuje celú sieť; vysoká spotreba kábla

Termín topológie siete znamená spôsob pripojenia počítačov do siete. Môžete počuť aj iné mená - štruktúra siete alebo konfiguráciu siete (To je to isté). Okrem toho pojem topológia zahŕňa mnoho pravidiel, ktoré určujú umiestnenie počítačov, spôsoby kladenia káblov, spôsoby umiestňovania spojovacích zariadení a mnoho ďalších. K dnešnému dňu bolo vytvorených a zavedených niekoľko základných topológií. Z nich môžeme poznamenať „ pneumatika”, “prsteň"A" hviezda”.

Topológia zbernice

Topológia pneumatika (alebo, ako sa to často nazýva spoločný autobus alebo diaľnice ) zahŕňa použitie jedného kábla, ku ktorému sú pripojené všetky pracovné stanice. Spoločný kábel využívajú postupne všetky stanice. Všetky správy odoslané jednotlivými pracovnými stanicami prijímajú a počúvajú všetky ostatné počítače pripojené k sieti. Z tohto prúdu si každá pracovná stanica vyberá správy adresované len jej.

Výhody zbernicovej topológie:

jednoduchosť nastavenia;
relatívna jednoduchosť inštalácie a nízke náklady, ak sú všetky pracovné stanice umiestnené v blízkosti;
Porucha jednej alebo viacerých pracovných staníc žiadnym spôsobom neovplyvní chod celej siete.

Nevýhody zbernicovej topológie:

problémy so zbernicou kdekoľvek (prerušenie kábla, porucha sieťového konektora) vedú k nefunkčnosti siete;
ťažkosti s riešením problémov;
nízky výkon – dáta do siete môže prenášať len jeden počítač, so zvyšujúcim sa počtom pracovných staníc výkon siete klesá;
slabá škálovateľnosť - pre pridanie nových pracovných staníc je potrebné nahradiť časti existujúcej zbernice.

Lokálne siete boli postavené podľa topológie „zbernice“. koaxiálny kábel. V tomto prípade časti koaxiálneho kábla spojené T-konektormi fungovali ako zbernica. Autobus prešiel všetkými miestnosťami a priblížil sa ku každému počítaču. Bočný kolík T-konektora bol zasunutý do konektora na sieťovej karte. Takto to vyzeralo: Teraz sú takéto siete beznádejne zastarané a všade boli nahradené „hviezdičkovými“ krútenými dvojlinkami, ale v niektorých podnikoch je stále možné vidieť vybavenie pre koaxiálny kábel.

Prstencová topológia

Prsteň je topológia lokálnej siete, v ktorej sú pracovné stanice navzájom zapojené do série a tvoria uzavretý kruh. Údaje sa prenášajú z jednej pracovnej stanice na druhú v jednom smere (v kruhu). Každý počítač funguje ako opakovač, ktorý prenáša správy na ďalší počítač, t.j. údaje sa prenášajú z jedného počítača do druhého ako v štafetovom behu. Ak počítač prijme dáta určené pre iný počítač, prenesie ich ďalej po kruhu, v opačnom prípade sa ďalej neprenášajú.

Výhody kruhovej topológie:

jednoduchosť inštalácie;
takmer úplná absencia dodatočného vybavenia;
Možnosť stabilnej prevádzky bez výrazného poklesu rýchlosti prenosu dát pri veľkom zaťažení siete.

„Prsteň“ má však aj významné nevýhody:

každá pracovná stanica sa musí aktívne podieľať na prenose informácií; ak zlyhá aspoň jeden z nich alebo sa preruší kábel, zastaví sa prevádzka celej siete;
pripojenie novej pracovnej stanice vyžaduje krátkodobé vypnutie siete, pretože počas inštalácie nového PC musí byť otvorený kruh;
zložitosť konfigurácie a nastavenia;
Ťažkosti pri riešení problémov.

Topológia kruhovej siete sa používa pomerne zriedka. Svoje hlavné uplatnenie našiel v siete z optických vlákien Token Ring štandard.

Topológia hviezdy

Hviezda je topológia lokálnej siete, kde je každá pracovná stanica pripojená k centrálnemu zariadeniu (switch alebo router). Centrálne zariadenie riadi pohyb paketov v sieti. Každý počítač je pripojený cez sieťovú kartu k prepínaču samostatným káblom. V prípade potreby môžete kombinovať niekoľko sietí spolu s hviezdicovou topológiou - výsledkom je konfigurácia siete s stromovitý topológie. Stromová topológia je bežná vo veľkých spoločnostiach. V tomto článku sa ním nebudeme podrobne zaoberať.

Topológia „hviezdy“ sa dnes stala hlavnou pri budovaní lokálnych sietí. Stalo sa to kvôli jeho mnohým výhodám:

porucha jednej pracovnej stanice alebo poškodenie jej kábla nemá vplyv na prevádzku celej siete;
vynikajúca škálovateľnosť: na pripojenie novej pracovnej stanice stačí položiť samostatný kábel od prepínača;
jednoduché riešenie problémov a prerušenia siete;
vysoký výkon;
jednoduchosť nastavenia a správy;
Do siete je možné jednoducho integrovať ďalšie vybavenie.

Avšak ako každá topológia, ani „hviezda“ nie je bez nevýhod:

porucha centrálneho spínača bude mať za následok nefunkčnosť celej siete;
dodatočné náklady na sieťové zariadenie - zariadenie, ku ktorému budú pripojené všetky počítače v sieti (prepínač);
počet pracovných staníc je obmedzený počtom portov v centrálnom prepínači.

Hviezda – najbežnejšia topológia pre káblové a bezdrôtové siete. Príkladom hviezdicovej topológie je sieť s krútenou dvojlinkou a prepínačom ako centrálnym zariadením. Toto sú siete, ktoré nájdeme vo väčšine organizácií.

Topológia lokálnych sietí.

Zloženie a konfigurácia sieťových zariadení v závislosti od topológie siete.

1. Koncepcia topológie siete

Všeobecná schéma pripojenia počítačov do lokálnych sietí sa nazýva topológie siete

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

Existujú dva hlavné typy topológií:

fyzické
logické

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

Fyzická topológia definuje spôsob pripojenia pamäťových médií.

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

Topológia siete určuje jej vlastnosti.

Výber konkrétnej topológie ovplyvňuje:

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

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

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

Podľa topológie spojení existujú:

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

2. Základné sieťové topológie

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

autobus
hviezda
prsteň

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

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

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

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

2.1 Topológia zbernicovej siete

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

Schéma topológie siete typu "bus".

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

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

prenos signálu
odraz signálu
Terminátor

1. Prenos signálu

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

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

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

2. Odraz signálu

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

3. Terminátor

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

Inštalácia terminátora

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

Táto sieťová topológia má výhody aj nevýhody.

D výhod zbernicové topológie:

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

Nedostatky zbernicové topológie:

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

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

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

2.2 Základná topológia hviezdicovej siete

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

V „hviezde“ je vždy stred, cez ktorý prechádza akýkoľvek signál v sieti. Funkcie centrálneho spojenia sú vykonávané špeciálnymi sieťovými zariadeniami a prenos signálu k nim môže prebiehať rôznymi spôsobmi: v niektorých prípadoch zariadenie posiela údaje do všetkých uzlov okrem vysielacieho uzla, v iných zariadenie analyzuje, z ktorého uzla údaje je určená a posiela ju len jej.

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

Schéma topológie hviezdnej siete

Výhody"hviezdne" typológie:

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

Nedostatky"hviezdne" typológie:

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

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

Hviezdicová topológia sa odráža v technológii Fast Ethernet6.

2.3 Základná topológia kruhovej siete

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

Schéma kruhovej siete

Fungovanie topológie uzavretého kruhu je založené na odovzdávaní tokenov.

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

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

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

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

Výhody kruhová topológia:

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

Nedostatky kruhová topológia:

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

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

3. Ďalšie možné topológie siete

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

3.1 Stromová topológia siete

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

Diagram stromovej topológie siete

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

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

Obrázok 6 - Schéma topológie siete s aktívnym stromom

Obrázok 7 - Schéma topológie siete pasívneho stromu

3.2 Kombinované topológie siete

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

Topológia hviezda-bus využíva kombináciu zbernice a pasívnej hviezdy.

Schéma kombinovanej topológie siete hviezda-bus

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

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

Schéma kombinovanej topológie siete hviezda-kruh

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

3.3 Topológia siete "Grid".

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

Obrázok 10 - Schéma topológie siete

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

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

Fragment počítačovej siete

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 typy káblových systémov, 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 digitálnym kanálom (TA - terminál). adaptéry pre ISDN siete, servisné zariadenia pre digitálne vyhradené kanály ako CSU/DSU atď.).

Pod topológie(rozloženie, konfigurácia, štruktúra) počítačovej siete zvyčajne označuje fyzické umiestnenie počítačov v sieti voči sebe navzájom a spôsob, akým sú prepojené komunikačné linky. Je dôležité poznamenať, že koncept topológie sa týka predovšetkým lokálnych sietí, v ktorom sa dá ľahko vysledovať štruktúra spojení. V globálnych sieťach je štruktúra pripojení zvyčajne pred používateľmi skrytá a nie je veľmi dôležitá, pretože každé z nich relácie komunikácia môže prebiehať vlastnou cestou.

Topológia určuje požiadavky na vybavenie, typ použitého kábla, prijateľné a najpohodlnejšie spôsoby ovládania výmena, spoľahlivosť práce, možnosti rozšírenia siete. A hoci si vybrať topológie používateľ siete len zriedkakedy musí vedieť o funkciách hlavnej siete topológie, ich výhody a nevýhody sú nevyhnutné.

Existujú tri základné topológie siete:

· Pneumatika(zbernica) - všetky počítače sú pripojené paralelne k jednému komunikačné linky. Informácie z každého počítača sú súčasne prenášané do všetkých ostatných počítačov (obr. 1.5).

Ryža. 1.5. Zbernica topológie siete

· Hviezda(hviezda) - jeden centrálny počítač je prepojený s ďalšími periférnymi počítačmi, pričom každý z nich používa samostatný komunikačná linka(obr. 1.6). Informácie z periférneho počítača sa prenášajú iba do centrálneho počítača az centrálneho počítača - do jedného alebo viacerých periférnych.

Ryža. 1.6. Topológia hviezdnej siete

· Prsteň(ring) - počítače sa postupne spájajú do kruhu. Prenos informácií v ringu prebieha vždy len jedným smerom. Každý počítač prenáša informácie iba do jedného počítača nasledujúceho v reťazci za sebou a prijíma informácie iba z predchádzajúceho počítača v reťazci (obr. 1.7).

Ryža. 1.7. Krúžok topológie siete

V praxi iné topológie lokálnej siete, väčšina sietí je však zameraná na tri zákl topológie.

Predtým, ako prejdeme k analýze funkcií základnej siete topológie, je potrebné zdôrazniť niektoré z najdôležitejších faktorov, ktoré ovplyvňujú fyzický výkon siete a priamo súvisia s koncepciou topológie.

· Obslužnosť počítačov ( predplatiteľov) pripojený k sieti. V niektorých prípadoch rozpad predplatiteľ môže zablokovať celú sieť. Niekedy porucha predplatiteľ neovplyvňuje chod siete ako celku, nezasahuje do ostatných predplatiteľov vymieňať si informácie.

· Obslužnosť sieťových zariadení, tj technických zariadení priamo pripojených k sieti (adaptéry, transceivery, konektory atď.). Porucha jedného zo sieťových zariadení predplatiteľov môže ovplyvniť celú sieť, ale môže narušiť výmena len s jedným predplatiteľ.

· Integrita sieťového kábla. Ak sa sieťový kábel pretrhne (napríklad v dôsledku mechanického namáhania), výmena informácií v celej sieti alebo v jednej z jej častí. Pre elektrické káble je to rovnako dôležité skrat v kábli.

· Obmedzenie dĺžky kábla z dôvodu útlmu signálu šíriaceho sa pozdĺž neho. Ako je známe, v akomkoľvek médiu, keď sa signál šíri, zoslabne (utlmí). A čím väčšiu vzdialenosť signál prejde, tým viac sa tlmí (obr. 1.8). Je potrebné zabezpečiť, aby dĺžka sieťového kábla nepresiahla maximálnu dĺžku L pr, po prekročení ktorej sa útlm stáva neprijateľným (prijímanie predplatiteľ nerozpozná oslabený signál).

Ryža. 1.8.Útlm signálu pri šírení cez sieť

Topológia zbernice

Topológia Zbernica (alebo, ako sa tiež nazýva, spoločná zbernica) svojou štruktúrou predpokladá identitu sieťového vybavenia počítačov, ako aj rovnosť všetkých predplatiteľov prostredníctvom sieťového prístupu. Počítače na zbernici môžu prenášať informácie iba jeden po druhom komunikačná linka v tomto prípade jediný. Ak niekoľko počítačov prenáša informácie súčasne, budú skreslené v dôsledku prekrývania ( konflikt, kolízie). Autobus vždy realizuje tzv polovičný duplex (polovičný duplex) výmena(v oboch smeroch, ale po jednom, nie súčasne).

IN topológie pneumatika nemá jasne definovaný stred predplatiteľ, cez ktorý sa prenášajú všetky informácie, zvyšuje sa tým jeho spoľahlivosť (pri výpadku centra totiž prestáva fungovať celý ním riadený systém). Pridávanie nových predplatiteľov pripojenie na zbernicu je pomerne jednoduché a zvyčajne je možné aj počas prevádzky siete. Vo väčšine prípadov je pri použití zbernice potrebné minimálne množstvo prepojovacieho kábla v porovnaní s inými topológie.

Od centrálnej predplatiteľ chýba, možné rozlíšenie konflikty v tomto prípad pripadá na sieťové vybavenie každého jednotlivca predplatiteľ. V tomto ohľade sieťové vybavenie, keď topológie pneumatika je ťažšia ako u iných topológie. Avšak vzhľadom na rozšírené používanie sietí s topológie zbernica (predovšetkým najpopulárnejšia sieť Ethernet), náklady na sieťové vybavenie nie sú príliš vysoké.

Ryža. 1.9. Prerušenie kábla v sieti so zbernicovou topológiou

Dôležitou výhodou zbernice je, že ak niektorý z počítačov v sieti zlyhá, zdravé stroje budú môcť normálne pokračovať. výmena.

Zdalo by sa, že ak sa kábel pretrhne, získate dve plne funkčné zbernice (obr. 1.9). Musí sa však vziať do úvahy, že vzhľadom na zvláštnosti šírenia elektrických signálov po dlhú dobu komunikačné linky je potrebné zabezpečiť zahrnutie špeciálnych zodpovedajúcich zariadení na konce zbernice, terminátory, znázornené na obr. 1,5 a 1,9 vo forme obdĺžnikov. Bez zaradenia terminátory signál sa odráža od konca linky a je skreslený tak, že komunikácia cez sieť je nemožná. Ak je kábel zlomený alebo poškodený, koordinácia je narušená komunikačné linky a zastaví sa výmena aj medzi tými počítačmi, ktoré zostanú pripojené. Viac podrobností o koordinácii bude popísaných v špeciálnej časti kurzu. Skrat v ktoromkoľvek bode na kábli zbernice deaktivuje celú sieť.

Porucha akéhokoľvek sieťového zariadenia predplatiteľ v autobuse môže zrútiť celú sieť. Navyše, takéto zlyhanie je dosť ťažké lokalizovať, keďže všetko predplatiteľov sú zapojené paralelne a nie je možné pochopiť, ktorý z nich zlyhal.

Pri prechode cez komunikačné linky siete s topológie informačné signály zbernice sú oslabené a nie sú žiadnym spôsobom obnovené, čo kladie prísne obmedzenia na celkovú dĺžku komunikačné linky. A každý predplatiteľ môže prijímať signály rôznych úrovní zo siete v závislosti od vzdialenosti od vysielača predplatiteľ. To kladie dodatočné požiadavky na prijímacie uzly sieťových zariadení.

Ak predpokladáme, že signál v sieťovom kábli je utlmený na maximálnu prípustnú úroveň pri dĺžke L pr, tak celková dĺžka zbernice nemôže presiahnuť hodnotu L pr. V tomto zmysle zbernica poskytuje najkratšiu dĺžku v porovnaní na iné základné topológie.

Ak chcete zväčšiť dĺžku siete z topológie pneumatiku často používajú viacerí segmentov(časti siete, z ktorých každá je zbernicou), prepojené pomocou špeciálnych zosilňovačov a obnovovačov signálu - opakovače alebo opakovače(Obr. 1.10 ukazuje spojenie dvoch segmentov; maximálna dĺžka siete sa v tomto prípade zvyšuje na 2 L int, keďže každý zo segmentov môže mať dĺžku L). Tento nárast dĺžky siete však nemôže pokračovať donekonečna. Obmedzenia dĺžky súvisia s konečnou rýchlosťou šírenia signálu pozdĺž komunikačné linky.

Ryža. 1.10. Prepojenie segmentov zbernicovej siete pomocou opakovača

Topológia hviezdy

Hviezda je jediná topológie siete s jasne určeným centrom, ku ktorému sa pripájajú všetky ostatné predplatiteľov. Výmena informácií ide výlučne cez centrálny počítač, ktorý znáša veľkú záťaž, takže spravidla nemôže robiť nič iné okrem siete. Je zrejmé, že sieťové vybavenie centrály predplatiteľ musia byť podstatne zložitejšie ako periférne zariadenia predplatiteľov. O rovnosti všetkých predplatiteľov(ako v pneumatike) v tomto prípade netreba rozprávať. Centrálny počítač je zvyčajne najvýkonnejší, sú mu priradené všetky funkcie na riadenie ústredne. Žiadna sieť nie je v konflikte s topológie hviezda sú v princípe nemožné, keďže riadenie je úplne centralizované.

Ak hovoríme o udržateľnosť hviezdy k poruchám počítača, potom výpadok periférneho počítača alebo jeho sieťového vybavenia nijako neovplyvňuje fungovanie zvyšku siete, ale akákoľvek porucha centrálneho počítača robí sieť úplne nefunkčnou. V tejto súvislosti je potrebné prijať osobitné opatrenia na zvýšenie spoľahlivosti centrálneho počítača a jeho sieťového vybavenia.

Prerušenie kábla alebo skrat, keď topológie hviezda porušuje výmena iba s jedným počítačom a všetky ostatné počítače môžu pokračovať v normálnej práci.

Na rozdiel od pneumatiky je na každej hviezda komunikačné linky sú len dve predplatiteľ: centrálny a jeden z periférnych. Na ich spojenie sa najčastejšie používajú dva komunikačné linky, z ktorých každá prenáša informácie jedným smerom, teda na každom komunikačné linky je tam len jeden prijímač a jeden vysielač. Ide o prenos tzv point-to-point. To všetko výrazne zjednodušuje sieťové vybavenie v porovnaní so zbernicou a eliminuje potrebu použitia dodatočných, externých terminátory.

Problém útlmu signálu v komunikačné linky Je to tiež jednoduchšie riešiť do hviezdy ako v prípade zbernice, pretože každý prijímač dostáva vždy signál rovnakej úrovne. Maximálna dĺžka siete s topológie hviezda môže byť dvakrát väčšia ako v zbernici (to znamená 2 l pr), pretože každý z káblov spájajúcich stred s perifériou predplatiteľ, môže mať dĺžku L priem.

Vážna nevýhoda topológie hviezda spočíva v prísnom obmedzení počtu predplatiteľov. Zvyčajne centrálne predplatiteľ môže slúžiť nie viac ako 8-16 periférnym predplatiteľov. V rámci týchto limitov sa pripájajú nové predplatiteľov celkom jednoduché, ale za nimi je to jednoducho nemožné. Vo hviezde je prípustné pripojiť inú centrálnu namiesto periférnej predplatiteľ(výsledok je topológie niekoľkých navzájom spojených hviezd).

Hviezda znázornená na obr. 1.6, sa nazýva aktívna alebo skutočná hviezda. Je tu tiež topológie, nazývaná pasívna hviezda, ktorá ako hviezda len vyzerá (obr. 1.11). V súčasnosti je oveľa rozšírenejšia ako aktívna hviezda. Stačí povedať, že sa dnes používa v najpopulárnejšej sieti Ethernet.

V strede siete s týmto topológie nepasuje do počítača, ale do špeciálneho zariadenia - rozbočovača alebo, ako sa tomu tiež hovorí, stredisko(hub), ktorý plní rovnakú funkciu ako opakovač, to znamená, že obnoví prichádzajúce signály a prepošle ich všetkým ostatným komunikačné linky.

Ryža. 1.11. Topológia pasívnej hviezdy a jej ekvivalentný obvod

Ukazuje sa, že hoci usporiadanie káblov je podobné skutočnej alebo aktívnej hviezde, v skutočnosti hovoríme o zbernici topológie, pretože informácie z každého počítača sa súčasne prenášajú do všetkých ostatných počítačov a neexistuje žiadna centrála predplatiteľ neexistuje. Pasívna hviezda je samozrejme drahšia ako bežný autobus, pretože v tomto prípade je potrebný aj rozbočovač. Poskytuje však množstvo doplnkových funkcií spojených s výhodami hviezdy, najmä zjednodušuje údržbu a opravy siete. Preto v poslednom čase pasívna hviezda čoraz viac vytláča skutočnú hviezdu, čo sa považuje za neperspektívne topológie.

Možno rozlíšiť aj stredný typ topológie medzi aktívnou a pasívnou hviezdou. V tomto prípade hub nielen prenáša signály, ktoré k nemu prichádzajú, ale aj riadi výmena, však on sám výmena nezúčastňuje (toto sa robí online 100VG-AnyLAN).

Veľkou výhodou hviezdy (aktívnej aj pasívnej) je, že všetky body pripojenia sú zhromaždené na jednom mieste. To vám umožní jednoducho sledovať prevádzku siete, lokalizovať poruchy jednoduchým odpojením určitých predplatiteľov(čo nie je možné napríklad v prípade autobusu topológie), ako aj obmedziť prístup neoprávnených osôb k bodom pripojenia životne dôležitým pre sieť. Do periférie predplatiteľovi v prípade hviezdy môže byť vhodný buď jeden kábel (ktorý prenáša v oboch smeroch) alebo dva (každý kábel prenáša v jednom z dvoch opačných smerov), pričom druhý z nich je oveľa bežnejší.

Spoločná nevýhoda pre všetkých topológie hviezdicového typu (aktívny aj pasívny) je výrazne väčší ako u ostatných topológie, spotreba kábla. Napríklad, ak sú počítače umiestnené v jednom riadku (ako na obr. 1.5), potom pri výbere topológie hviezda bude potrebovať niekoľkonásobne viac kábla ako s topológie pneumatika. To výrazne ovplyvňuje náklady na sieť ako celok a výrazne komplikuje inštaláciu káblov.

Prstencová topológia

Prsteň je topológie, v ktorom je pripojený každý počítač komunikačné linky s dvoma ďalšími: od jedného prijíma informácie a odovzdáva ich druhému. Na každej komunikačné linky, ako v prípade hviezdy, funguje len jeden vysielač a jeden prijímač (komunikácia z bodu do bodu). To vám umožní vyhnúť sa používaniu externého terminátory.

Dôležitou vlastnosťou kruhu je, že každý počítač prenáša (obnovuje, zosilňuje) signál, ktorý k nemu prichádza, to znamená, že funguje ako opakovač. Útlm signálu v celom kruhu nezáleží, dôležitý je len útlm medzi susednými počítačmi kruhu. Ak je maximálna dĺžka kábla obmedzená útlmom L pr, potom celková dĺžka kruhu môže dosiahnuť NL pr, kde N je počet počítačov v kruhu. Celková veľkosť siete bude nakoniec NL pr/2, keďže krúžok bude potrebné zložiť na polovicu. V praxi veľkosť kruhových sietí dosahuje desiatky kilometrov (napríklad v sieti FDDI). Prsteň v tomto smere výrazne prevyšuje ktorýkoľvek iný topológie.

Jasne definovaný stred s prstencom topológie nie, všetky počítače môžu byť rovnaké a mať rovnaké práva. Pomerne často však vyniká špeciálny prsteň predplatiteľ, ktorý ovláda výmena alebo ho ovláda. Je jasné, že prítomnosť takéhoto jediného manažéra predplatiteľ znižuje spoľahlivosť siete, pretože jej porucha okamžite paralyzuje celú výmena.

Presne povedané, počítače v ringu nie sú úplne rovnaké v právach (na rozdiel napríklad od autobusu topológie). Koniec koncov, jeden z nich nevyhnutne dostáva informácie z počítača, ktorý vysiela v súčasnosti skôr, a ostatní - neskôr. Je to na tejto funkcii topológie a sú vybudované metódy riadenia výmena cez sieť, špeciálne navrhnutý pre ring. Pri takýchto metódach právo na ďalší prenos (alebo, ako sa tiež hovorí, na prevzatie siete) prechádza postupne na ďalší počítač v kruhu. Nové pripojenie predplatiteľov Pripojenie k ringu je celkom jednoduché, aj keď si vyžaduje povinné vypnutie celej siete počas trvania spojenia. Rovnako ako pri pneumatike, maximálny počet predplatiteľov v krúžku môže byť dosť veľký (až tisíc alebo viac). Prsteň topológie má zvyčajne vysokú odolnosť proti preťaženiu, zaisťuje spoľahlivú prevádzku s veľkými tokmi informácií prenášaných cez sieť, pretože spravidla nedochádza ku konfliktom (na rozdiel od zbernice) a neexistuje ani centrálna predplatiteľ(na rozdiel od hviezdy), ktorá môže byť preťažená veľkými tokmi informácií.

Ryža. 1.12. Sieť dvoch kruhov

Signál v ringu prechádza postupne cez všetky počítače v sieti, takže výpadok aspoň jedného z nich (alebo jeho sieťového zariadenia) narúša chod siete ako celku. Toto je významná nevýhoda prsteňa.

Rovnako prerušenie alebo skrat v ktoromkoľvek z kruhových káblov znemožňuje prevádzku celej siete. Z troch uvažovaných topológie krúžok je najzraniteľnejší na poškodenie kábla, takže v prípade topológie krúžky zvyčajne umožňujú položenie dvoch (alebo viacerých) paralelných komunikačné linky, z ktorých jeden je v rezerve.

Niekedy sieť s topológie krúžok je vyrobený na základe dvoch paralelných krúžkov komunikačné linky, prenos informácií v opačných smeroch (obr. 1.12). Účelom takéhoto riešenia je zvýšiť (v ideálnom prípade zdvojnásobiť) rýchlosť prenosu informácií po sieti. Navyše, ak je jeden z káblov poškodený, sieť môže pracovať s iným káblom (hoci maximálna rýchlosť sa zníži).

Iné topológie

Okrem troch zákl topológiečasto sa používa aj sieť topológie strom, ktorý možno považovať za spojenie viacerých hviezd. Navyše, ako v prípade hviezdy, strom môže byť aktívny alebo pravdivý (obr. 1.13) a pasívny (obr. 1.14). S aktívnym stromom v centrách spájajúcich niekoľko komunikačné linky existujú centrálne počítače a pasívne koncentrátory ( rozbočovačov).

Ryža. 1.13. Aktívna stromová topológia

Ryža. 1.14. Topológia pasívneho stromu. K - koncentrátory

Dosť často kombinované topológie, medzi ktorými sú najbežnejšie star-bus (obr. 1.15) a star-ring (obr. 1.16).

Ryža. 1.15. Príklad topológie star-bus

Ryža. 1.16. Príklad topológie hviezdicového kruhu

V hviezdnom autobuse topológie používa sa kombinácia pneumatiky a pasívnej hviezdy. K rozbočovaču sú pripojené jednotlivé počítače aj celé segmenty zbernice. V skutočnosti to fyzické topológie zbernica, ktorá zahŕňa všetky počítače v sieti. V tomto topológie Je možné použiť niekoľko rozbočovačov, ktoré sú navzájom prepojené a tvoria takzvanú chrbticovú, podpornú zbernicu. Ku každému z rozbočovačov sú pripojené samostatné počítače alebo segmenty zbernice. Výsledkom je strom hviezdnej pneumatiky. Užívateľ tak môže flexibilne kombinovať výhody autobusu a hviezdy topológie a tiež jednoducho zmeniť počet počítačov pripojených k sieti. Z hľadiska šírenia informácií toto topológie ekvivalentná klasickej pneumatike.

V prípade hviezdneho prsteňa topológie nie sú to samotné počítače, ktoré sú spojené do kruhu, ale špeciálne rozbočovače (zobrazené na obr. 1.16 vo forme obdĺžnikov), ku ktorým sa počítače pripájajú pomocou hviezdicového dvojitého komunikačné linky. V skutočnosti sú všetky počítače v sieti zahrnuté v uzavretom kruhu, pretože sú vo vnútri rozbočovačov komunikačné linky tvoria uzavretú slučku (ako je znázornené na obr. 1.16). Toto topológie umožňuje kombinovať výhody hviezdy a prsteňa topológie. Napríklad rozbočovače vám umožňujú zhromaždiť všetky body pripojenia sieťových káblov na jednom mieste. Ak hovoríme o šírení informácií, toto topológie ekvivalent klasického prsteňa.

Na záver musíme povedať aj o mriežke topológie(mesh), v ktorej počítače medzi sebou komunikujú nielen jeden, ale viacero komunikačné linky, tvoriaci mriežku (obr. 1.17).

Ryža. 1.17. Topológia siete: úplná (a) a čiastočná (b)

V plnej mriežke topológie každý počítač je priamo prepojený so všetkými ostatnými počítačmi. V tomto prípade, keď sa počet počítačov zvyšuje, počet komunikačné linky. Akákoľvek zmena konfigurácie siete si navyše vyžaduje zmeny sieťového hardvéru všetkých počítačov, čiže kompletnú sieť topológie nezískal široké využitie.

Čiastočná sieťovina topológie predpokladá priame spojenie len pre najaktívnejšie počítače, ktoré prenášajú maximálne množstvo informácií. Zvyšné počítače sú pripojené cez medziľahlé uzly. Mriežka topológie vám umožňuje vybrať trasu pre doručovanie informácií predplatiteľ Komu predplatiteľovi, obchádzanie chybných oblastí. Na jednej strane to zvyšuje spoľahlivosť siete, na druhej strane si to vyžaduje výraznú komplikáciu sieťového zariadenia, ktoré musí voliť trasu.

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

Existujú tri hlavné sieťové topológie:

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

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

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

Ryža. 1. Topológia siete „bus“

Ryža. 2. Hviezdicová topológia siete

Ryža. 3. Topológia siete „ring“

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

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

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

Ryža. 4. Topológia pasívnej hviezdy

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

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

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

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

Ryža. 5. Topológia „Aktívny strom“.

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

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

Nejednoznačnosť pojmu topológia.

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

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

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

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

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

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