Топология сетей

Топология сети определяется размещением узлов в сети и связей между ними. Из множества возможных построений выделяют следующие структуры: звезда, кольцо, шина, дерево.

Star (network) - звезда - топология сети, в которой соединения между станциями или узлами сети устанавливаются через концентратор.

Ring (network) - кольцо - топология сети, все станции которой соединены только с двумя соседними (слева и справа). Все данные в этой сети передаются от одной станции к другой в одном направлении. Каждая станция работает как повторитель.

Bus (network) - шина - топология сети, все станции которой подсоединены к одному кабелю. Каждая станция принимает сигналы, переданные любой другой станцией, распознает предназначенные ей пакеты и имеет возможность проигнорировать к ней не относящиеся.

Tree (network) - дерево - топология сети с более чем двумя оконечными и по крайней мере двумя промежуточными узлами (концентраторами). В такой сети между любыми двумя узлами существует только один путь.

Топология "звезда". Каждый компьютер через сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству. Все сообщения проходят через центральное устройство, которое обрабатывает поступающие сообщения и направляет их к нужным или всем компьютерам. Звездообразная структура чаще всего предполагает нахождение в центральном узле специализированной ЭВМ или концентратора.

Достоинства "звезды":

· простота периферийного оборудования;

· каждый пользователь может работать независимо от остальных пользователей;

· высокий уровень защиты данных;

· легкое обнаружение неисправности в кабельной сети.

Недостатки "звезды":

· выход из строя центрального устройства ведет к остановке всей сети;

· высокая стоимость центрального устройства;

· уменьшение производительности сети с увеличением числа компьютеров, подключенных к сети.

Топология "кольцо". Все компьютеры соединяются друг с другом в кольцо. Здесь пользователи сети равноправны. Информация по сети всегда передается в одном направлении. Кольцевая сеть требует специальных повторителей, которые, приняв информацию, передают ее дальше как бы по эстафете; копируют в свою память (буфер), если информация предназначается им; изменяют некоторые служебные разряды, если это им разрешено. Информацию из кольца удаляет тот узел, который ее послал.

Достоинства "кольца":

· отсутствие дорогого центрального устройства;

· легкий поиск неисправных узлов;

· отсутствует проблема маршрутизации;

· пропускная способность сети разделяется между всеми пользователями, поэтому все пользователи гарантированно последовательно получают доступ к сети;

· простота контроля ошибок.

Недостатки "кольца":

· трудно включить в сеть новые компьютеры;

· каждый компьютер должен активно участвовать в пересылке информации, для этого нужны ресурсы, чтобы не было задержек в основной работе этих компьютеров;

· время отклика в кольце зависит от числа подключенных к нему станций - чем их больше, тем длительнее задержка передаваемых данных;

· в случае выхода из строя хотя бы одного компьютера или отрезка кабеля вся сеть парализуется. Однако большинство сетей, основанных на этой топологии, имеют средства автоматического восстановления работоспособности после отказа узла. Например, в сетях Token Ring и FDDI неисправная рабочая станция просто исключается из кольца, так что соседние с нею станции соединяются напрямую. В этих сетях предусмотрены также средства восстановления магистрального кабеля между концентраторами.

Топология "общая шина". Общая шина наиболее широко распространенна в локальных вычислительных сетях. Топология "общая шина" предполагает использование одного кабеля (шины), к которому непосредственно подключаются все компьютеры сети. В данном случае кабель используется всеми станциями по очереди, т.е. шину может захватить в один момент только одна станция. Доступ к сети (к кабелю) осуществляется путем состязания между пользователями. В сети принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать данные. Возникающие конфликты разрешаются соответствующими протоколами. Информация передается на все станции сразу.

Достоинства "обшей шины":

· простота построения сети;

· сеть легко расширяется;

· эффективно используется пропускная способность канала;

· надежность выше, т.к. выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособности сети в целом.

Недостатки "общей шины":

· ограниченная длина шины;

· нет автоматического подтверждения приема сообщений;

· возможность возникновения столкновений (коллизий) на шине, когда пытаются передать информацию сразу несколько станций;

· низкая защита данных;

· выход из строя какого-либо отрезка кабеля ведет к нарушению работоспособности сети;

· трудность нахождения места обрыва.

Топология "дерево". Эта структура позволяет объединить несколько сетей, в том числе с различными топологиями или разбить одну большую сеть на ряд подсетей.

Разбиение на сегменты позволит выделить подсети, в пределах которых идет интенсивный обмен между станциями, разделить потоки данных и увеличить, таким образом, производительность сети в целом. Объединение отдельных ветвей (сетей) осуществляется с помощью устройств, называемых мостами или шлюзами. Шлюз применяется в случае соединения сетей, имеющих различную топологию и различные протоколы. Мосты объединяют сети с одинаковой топологией, но может преобразовывать протоколы. Разбиение сети на подсети осуществляется с помощью коммутаторов и маршрутизаторов.