Смешанная топология

I. Топологии и типы физических связей

При объединении в сеть большего числа компьютеров возникает целый комплекс новых проблем. В первую очередь необходимо выбрать способ организации физических связей, то есть топологию.

Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (иногда и другое оборудование, например концентраторы), а ребрам - физические связи между ними.

Компьютеры, подключенные к сети, часто называют станциями или узлами сети.

Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характеристики сети, например:

- наличие резервных связей повышает надежность сети и делает возможным балансирование 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;

- и т.д.

-

Рассмотрим некоторые, наиболее часто встречающиеся топологии:

Общая шина (рис.1.1, в)

Компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю по схеме «монтажного ИЛИ». Является очень распространенной (а до недавнего времени самой распространенной) топологией для локальных сетей.

Основные характеристики:

- передаваемая информация распространяется в обе стороны;

- применение общей шины снижает стоимость проводки;

- унифицирует подключение различных модулей;

- обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети.

Основными преимуществами (достоинствами) такой схемы являются:

- дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям.

Недостатки общей шины:

- самый серьезный, ее низкая надежность: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. К сожалению, дефект коаксиального разъема редкостью не является.

- невысокая производитель­ность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способ­ность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.

Топология звезда (рис.1.1, г)

Каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому хостом или концентратором, который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети.

Достоинства:

- главное, высокая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть;

- интеллектуальность сети. Концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.

Недостатки топологии типа звезда:

- более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора;

- возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора.

Кольцо (рис.1.1, е)

Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер.

Достоинства:

- кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи - данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно. Для этого в сеть посылаются специальные тестовые сообщения.

Недостатки:

- В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями.

Иерархическая звезда (рис.1.1, д).

Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда. В настоящее время иерархическая звезда является самым распространенным типом топологии связей как в локальных, так и глобальных сетях.

Полносвязная топология (рис.1.1, а)

Соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным. Действительно, каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров сети. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная электрическая линия связи. Полно связные топологии применяются редко, так как не удовлетворяют ни одному из приведенных выше требований. Чаще этот вид топологии используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при небольшом количестве компьютеров. Все другие варианты основаны на неполно связных топологиях, когда для обмена данными между двумя компьютерами может потребоваться промежуточная передача данных через другие узлы сети.

Ячеистая топология (mesh) (рис.1.1, б)

Получается из полно связной путем удаления некоторых возможных связей. В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.

Смешанная топология

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.