Computernetværkstopologi

En af de vigtigste forskelle mellem forskellige typer netværk er deres topologi.

Under topologi normalt forstå netværksknudernes relative position i forhold til hinanden. I dette tilfælde omfatter netværksknuder computere, hubs, switches, routere, adgangspunkter osv.

Topologi er konfigurationen af ​​fysiske forbindelser mellem netværksknuder. Netværkskarakteristika afhænger af typen af ​​installeret topologi. Især valget af en bestemt topologi påvirker:

• om sammensætningen af ​​det nødvendige netværksudstyr;
• om netværksudstyrs muligheder;
• om muligheden for netværksudvidelse;
• på den måde, netværket styres på.

Der skelnes mellem følgende hovedtyper af topologier: skjold, ring, stjerne, masketopologi Og gitter. Resten er kombinationer af grundlæggende topologier og kaldes blandet eller hybrid.

Dæk. Netværk med en bustopologi bruger en lineær monokanal (koaksialkabel) til datatransmission, i enderne af hvilke specielle stik er installeret - terminatorer. De er nødvendige for at

Ris. 6.1.

at slukke signalet efter at have passeret bussen. Ulemperne ved bustopologien omfatter følgende:

• data, der overføres via kabel, er tilgængelige for alle tilsluttede computere;
• Hvis en bus fejler, holder hele netværket op med at fungere.

Ring er en topologi, hvor hver computer er forbundet med kommunikationslinjer til to andre: fra den ene modtager den information, og til den anden sender den den og indebærer følgende dataoverførselsmekanisme: data overføres sekventielt fra en computer til en anden, indtil den når modtagerens computer. Ulemperne ved ringtopologien er de samme som ved bustopologien:

• offentlig tilgængelighed af data;
• ustabilitet til beskadigelse af kabelsystemet.

Stjerne- dette er den eneste netværkstopologi med et klart udpeget center, kaldet en netværkshub eller "hub", som alle andre abonnenter er tilsluttet. Funktionaliteten af ​​netværket afhænger af denne hubs status. I en stjernetopologi er der ingen direkte forbindelser mellem to computere på netværket. Takket være dette er det muligt at løse problemet med offentlig datatilgængelighed og øger også modstanden mod skader på kabelsystemet.

Ris. 6.2.

Ris. 6.3. Stjernetopologi

er en computernetværkstopologi, hvor hver netværksarbejdsstation er forbundet til flere arbejdsstationer på det samme netværk. Det er kendetegnet ved høj fejltolerance, kompleksitet i konfigurationen og for stort kabelforbrug. Hver computer har mange mulige måder at oprette forbindelse til andre computere på. Et knækket kabel vil ikke resultere i tab af forbindelse mellem de to computere.

Ris. 6.4.

Gitter er en topologi, hvor noderne danner et regulært flerdimensionelt gitter. I dette tilfælde er hver gitterkant parallel med sin akse og forbinder to tilstødende knudepunkter langs denne akse. Et endimensionelt gitter er en kæde, der forbinder to eksterne noder (der kun har én nabo) gennem et antal interne noder (som har to naboer - til venstre og til højre). Ved at forbinde begge eksterne noder opnås en ringtopologi. To- og tredimensionelle gitter bruges i supercomputerarkitektur.

Netværk baseret på FDDI bruger en dobbeltringstopologi og opnår derved høj pålidelighed og ydeevne. Et flerdimensionelt gitter forbundet cyklisk i mere end én dimension kaldes en "torus".

(Fig. 6.5) - en topologi, der hersker i store netværk med vilkårlige forbindelser mellem computere. I sådanne netværk er det muligt at identificere individuelle tilfældigt forbundne fragmenter ( undernet ), har en standardtopologi, derfor kaldes de netværk med blandet topologi.

For at forbinde et stort antal netværksknuder bruges netværksforstærkere og (eller) switche. Der bruges også aktive hubs - switche, der samtidig har forstærkerfunktioner. I praksis bruges to typer aktive hubs, der giver forbindelsen af ​​8 eller 16 linjer.

Ris. 6.5.

En anden type koblingsenhed er en passiv hub, som giver dig mulighed for at organisere en netværksgren til tre arbejdsstationer. Det lave antal tilslutbare noder betyder, at den passive hub ikke kræver en forstærker. Sådanne koncentratorer bruges i tilfælde, hvor afstanden til arbejdsstationen ikke overstiger flere titusmeter.

Sammenlignet med en bus eller ring er en blandet topologi mere pålidelig. Fejlen i en af ​​netværkskomponenterne påvirker i de fleste tilfælde ikke netværkets overordnede ydeevne.

De lokale netværkstopologier diskuteret ovenfor er grundlæggende, dvs. grundlæggende. Reelle computernetværk er bygget ud fra de opgaver, som et givet lokalt netværk er designet til at løse, og på strukturen af ​​dets informationsstrømme. I praksis er computernetværks topologi således en syntese af traditionelle typer topologier.

Hovedkarakteristika ved moderne computernetværk

Kvaliteten af ​​netværksdrift er karakteriseret ved følgende egenskaber: ydeevne, pålidelighed, kompatibilitet, håndterbarhed, sikkerhed, udvidelsesmuligheder og skalerbarhed.

Til de vigtigste egenskaber produktivitet netværk omfatter:

• reaktionstid – en egenskab, der er defineret som tiden mellem forekomsten af ​​en anmodning til en netværkstjeneste og modtagelsen af ​​et svar på den;
• gennemløb – en egenskab, der afspejler mængden af ​​data, der transmitteres af netværket pr. tidsenhed;
• transmissionsforsinkelse – intervallet mellem det øjeblik, en pakke ankommer til indgangen på en netværksenhed, og det øjeblik, den vises ved udgangen af ​​denne enhed.

For pålidelighedsvurderinger netværk bruger en række karakteristika, herunder:

• tilgængelighedsfaktor, betyder, hvor lang tid systemet kan bruges;
• sikkerhed, dem. systemets evne til at beskytte data mod uautoriseret adgang;
• fejltolerance - systemets evne til at fungere under forhold med fejl i nogle af dets elementer.

Udvidelsesmuligheder betyder muligheden for relativt nemt at tilføje individuelle netværkselementer (brugere, computere, applikationer, tjenester), øge længden af ​​netværkssegmenter og erstatte eksisterende udstyr med mere kraftfulde.

Skalerbarhed betyder, at netværket giver dig mulighed for at øge antallet af noder og længden af ​​forbindelser inden for et meget bredt område, samtidig med at netværkets ydeevne ikke forringes.

Gennemsigtighed – et netværks evne til at skjule detaljer om dets interne struktur for brugeren og derved forenkle hans arbejde på netværket.

Styrbarhed netværk indebærer muligheden for centralt at overvåge status for hovedelementerne i netværket, identificere og løse problemer, der opstår under netværksdrift, udføre præstationsanalyse og planlægge netværksudvikling.

Kompatibilitet betyder, at netværket er i stand til at inkorporere en bred vifte af software og hardware.

Netværkstopologi refererer til den fysiske eller elektriske konfiguration af netværkets kabler og forbindelser.

I beskrivelsen af ​​topologien af ​​netværk bruges flere specialiserede termer: netværksknude - en computer eller netværksskiftenhed; netværksgren - en sti, der forbinder to tilstødende noder;

terminal node - en node placeret for enden af ​​kun en gren;

mellemknude - en knude placeret i enderne af mere end en gren;

tilstødende noder er noder forbundet med mindst én sti, der ikke indeholder andre noder.

Der er kun 5 hovedtyper af netværkstopologier:

3. "Ring" topologi. I netværk med en ringtopologi transmitteres data i netværket sekventielt fra en station til en anden langs ringen, normalt i én retning:

Hvis computeren genkender dataene som beregnet til den, kopierer den dem til dens interne buffer. I et netværk med en ringtopologi er det nødvendigt at træffe særlige foranstaltninger, således at kommunikationskanalen mellem de resterende stationer ikke afbrydes i tilfælde af en fejl eller afbrydelse af en station. Fordelen ved denne topologi er nem styring, ulempen er muligheden for fejl på hele netværket, hvis der er en fejl i kanalen mellem to noder.

4. Mesh-topologi. Mesh-topologien er karakteriseret ved en computerforbindelsesordning, hvor fysiske kommunikationslinjer etableres med alle nærliggende computere:

I et netværk med en mesh-topologi er kun de computere, mellem hvilke der sker intensiv dataudveksling, direkte forbundet, og til dataudveksling mellem computere, der ikke er direkte forbundet, bruges transittransmissioner gennem mellemliggende noder. Mesh-topologien tillader tilslutning af et stort antal computere og er typisk karakteristisk for globale netværk. Fordelene ved denne topologi er dens modstand mod fejl og overbelastninger, fordi Der er flere måder at omgå individuelle noder på.

5. Blandet topologi. Mens små netværk typisk har en typisk stjerne-, ring- eller bustopologi, har store netværk typisk tilfældige forbindelser mellem computere. I sådanne netværk kan individuelle undernetværk med en standardtopologi identificeres, hvorfor de kaldes netværk med en blandet topologi.

Ringtopologi er en topologi, hvor hver computer er forbundet med kommunikationslinjer til kun to andre: fra den ene modtager den kun information, og til den anden sender den kun. På hver kommunikationslinje, som i tilfældet med en stjerne, er der kun én sender og én modtager. Dette giver dig mulighed for at undgå at bruge eksterne terminatorer.
Hver computer videresender (fornyer) signalet, det vil sige fungerer som en repeater, derfor er dæmpningen af ​​signalet i hele ringen ligegyldig, kun dæmpningen mellem ringens nabocomputere er vigtig. I dette tilfælde er der ikke noget klart defineret center, alle computere kan være ens. Men ganske ofte tildeles en særlig abonnent i ringen, som administrerer centralen eller kontrollerer centralen. Det er klart, at tilstedeværelsen af ​​en sådan kontrolabonnent reducerer netværkets pålidelighed, fordi dens fejl straks vil lamme hele udvekslingen.
Tilslutning af nye abonnenter til "ringen" er normalt fuldstændig smertefrit, selvom det kræver en obligatorisk nedlukning af hele netværket i forbindelsens varighed. Som i tilfældet med en bustopologi kan det maksimale antal abonnenter i en ring være ret stort (1000 eller mere). Twisted pair eller optisk fiber bruges som medie i netværket. Beskeder cirkulerer i cirkler.
En arbejdsstation kan kun overføre information til en anden arbejdsstation, efter at den har modtaget transmissionsretten (token), så kollisioner er udelukket. Information overføres langs ringen fra en arbejdsstation til en anden, så hvis en computer svigter, medmindre der tages særlige forholdsregler, vil hele netværket svigte.
Ringtopologien er normalt den mest modstandsdygtige over for overbelastning, den sikrer pålidelig drift med de største informationsstrømme, der transmitteres over netværket, fordi der som regel ikke er nogen konflikter (i modsætning til en bus), og der er ingen central abonnent (i modsætning til; en stjerne).

Topologi af lokale netværk.

Sammensætningen og konfigurationen af ​​netværksudstyr afhængigt af netværkstopologien.

1. Begrebet netværkstopologi

Den generelle ordning for tilslutning af computere til lokale netværk kaldes netværkstopologi

Topologi er den fysiske konfiguration af netværket kombineret med dets logiske karakteristika. Topologi er et standardbegreb, der bruges til at beskrive det grundlæggende layout af et netværk. Ved at forstå, hvordan forskellige topologier bruges, kan du bestemme, hvilke muligheder forskellige typer netværk har.

Der er to hovedtyper af topologier:

• fysisk
• logisk

Logisk topologi beskriver reglerne for interaktion mellem netværksstationer ved datatransmission.

Fysisk topologi definerer metoden til tilslutning af lagermedier.

Udtrykket "netværkstopologi" beskriver det fysiske arrangement af computere, kabler og andre netværkskomponenter. Topologien af ​​fysiske forbindelser kan antage forskellige "geometriske" former, og det vigtige er ikke den geometriske placering af kablet, men kun tilstedeværelsen af ​​forbindelser mellem knudepunkterne (lukket/åbent, tilstedeværelse af et center osv.).

Netværkstopologien bestemmer dens karakteristika.

Valget af en bestemt topologi påvirker:

• sammensætning af det nødvendige netværksudstyr
• netværksudstyrs egenskaber
• muligheder for netværksudvidelse
• netværksstyringsmetode

Netværkskonfigurationen kan enten være decentral (når kablet "løber rundt" hver station i netværket) eller centraliseret (når hver station er fysisk forbundet til en central enhed, der distribuerer rammer og pakker mellem stationer). Et eksempel på en centraliseret konfiguration er en stjerne med arbejdsstationer placeret i enderne af dens arme. En decentral konfiguration ligner en kæde af klatrere, hvor alle har deres egen position i kæden, og alle er forbundet med ét reb. De logiske karakteristika af et netværks topologi bestemmer ruten, en pakke tager, når den rejser på tværs af netværket.

Når du vælger en topologi, skal du tage højde for, at den sikrer pålidelig og effektiv drift af netværket og bekvem styring af netværksdatastrømme. Det er også ønskeligt, at netværket er billigt med hensyn til omkostningerne ved oprettelse og vedligeholdelse, men samtidig vil der fortsat være muligheder for dets yderligere udvidelse og helst for overgangen til højereier. Dette er ikke en nem opgave! For at løse det skal du vide, hvilke netværkstopologier der er.

Ifølge topologien af ​​forbindelser er der:

• netværk med en "fælles bus (bus)" topologi;
• netværk med stjernetopologi;
• netværk med en "ring" topologi";
• netværk med trætopologi;
• netværk med blandet topologi

2. Grundlæggende netværkstopologier

Der er tre grundlæggende topologier, som de fleste netværk er bygget på.

• bus
• stjerne
• ring

En "bus" er en topologi, hvor computere er forbundet med et enkelt kabel.

En "stjerne" er en topologi, hvor computere er forbundet til kabelsegmenter, der stammer fra et enkelt punkt eller hub.

En topologi kaldes "ring", hvis kablet, som computerne er tilsluttet, er lukket i en ring.

Selvom de grundlæggende topologier i sig selv er enkle, er der i virkeligheden ofte ret komplekse kombinationer, der kombinerer egenskaberne for flere topologier.

2.1 Busnetværkstopologi

I denne topologi er alle computere forbundet med hinanden med ét kabel. Hver computer er forbundet til et fælles kabel, i enderne af hvilket terminatorer er installeret. Signalet passerer gennem netværket gennem alle computere og reflekterer fra slutterminatorerne.

Netværkstopologidiagram "bus"-type

"Bus"-topologien genereres af en lineær struktur af forbindelser mellem knudepunkter. Denne topologi kan implementeres i hardware, for eksempel ved at installere to netværksadaptere på centrale computere. For at forhindre signalrefleksion skal der monteres terminatorer, der absorberer signalet, i enderne af kablet.

I et netværk med en bustopologi adresserer computere data til en bestemt computer og sender dem langs kablet i form af elektriske signaler - hardware MAC-adresser. For at forstå processen med computerinteraktion via en bus, skal du forstå følgende begreber:

• signal transmission
• signalreflektion
• terminator

1. Signaloverførsel

Data i form af elektriske signaler overføres til alle computere på netværket; dog er det kun den, hvis adresse matcher modtageradressen krypteret i disse signaler, der modtager information. Desuden kan kun én computer på ethvert givet tidspunkt sende. Da data kun overføres til netværket af én computer, afhænger dens ydeevne af antallet af computere, der er tilsluttet bussen. Jo flere der er, dvs. Jo flere computere, der venter på at overføre data, jo langsommere er netværket. Det er dog umuligt at udlede en direkte sammenhæng mellem netværkets båndbredde og antallet af computere i det. Fordi, ud over antallet af computere, påvirkes netværkets ydeevne af mange faktorer, herunder:

• hardwarekarakteristika for computere på netværket
• frekvensen, hvormed computere overfører data
• type netværksapplikationer, der kører
• netværkskabeltype
• afstand mellem computere på netværket

Bussen er en passiv topologi. Det betyder, at computere kun "lytter" til data, der sendes over netværket, men ikke flytter dem fra afsender til modtager. Derfor, hvis en af ​​computerne fejler, vil det ikke påvirke driften af ​​de andre. I aktive topologier regenererer computere signaler og transmitterer dem på tværs af netværket.

2. Signalreflektion

Data, eller elektriske signaler, bevæger sig gennem netværket - fra den ene ende af kablet til den anden. Hvis der ikke foretages nogen speciel handling, vil signalet, der når enden af ​​kablet, blive reflekteret og vil ikke tillade andre computere at transmittere. Derfor skal de elektriske signaler slukkes efter dataene når destinationen.

3. Terminator

For at forhindre elektriske signaler i at blive reflekteret, er der installeret stik (terminatorer) i hver ende af kablet for at absorbere disse signaler. Alle ender af netværkskablet skal være forbundet til noget, såsom en computer eller et tøndestik - for at øge kabellængden. En terminator skal tilsluttes til enhver fri (ikke forbundet til noget) ende af kablet for at forhindre elektriske signaler i at blive reflekteret.

Terminator installation

Netværksintegriteten kan blive kompromitteret, hvis et netværkskabel går i stykker, når det er fysisk adskilt, eller en af ​​dets ender afbrydes. Det er også muligt, at der ikke er nogen terminatorer i en eller flere ender af kablet, hvilket fører til refleksion af elektriske signaler i kablet og afslutning af netværket. Netværket "falder". Selve computerne på netværket forbliver fuldt operationelle, men så længe segmentet er brudt, kan de ikke kommunikere med hinanden.

Denne netværkstopologi har fordele og ulemper.

D fordele bus topologier:

• kort netværksopsætningstid
• lav pris (mindre kabel- og netværksenheder påkrævet)
• nem opsætning
• Fejl på en arbejdsstation påvirker ikke netværksdriften

Fejl bus topologier:

• sådanne netværk er vanskelige at udvide (øg antallet af computere i netværket og antallet af segmenter - individuelle kabelsektioner, der forbinder dem).
• Fordi bussen er delt, kan kun én af computerne sende ad gangen.
• "Bussen" er en passiv topologi - computere "lytter" kun til kablet og kan ikke gendanne signaler, der dæmpes under transmission over netværket.
• Pålideligheden af ​​et netværk med en bustopologi er lav. Når det elektriske signal når enden af ​​kablet, reflekteres det (medmindre der træffes særlige foranstaltninger), hvilket forstyrrer driften af ​​hele netværkssegmentet.

Problemerne i bustopologien har ført til, at disse netværk nu praktisk talt ikke bliver brugt.

Busnetværkstopologien er kendt som 10 Mbps Ethernet logisk topologi.

2.2 Grundlæggende stjernenetværkstopologi

I en stjernetopologi er alle computere forbundet til en central komponent kaldet en hub. Hver computer er forbundet til netværket ved hjælp af et separat tilslutningskabel. Signaler fra den transmitterende computer går gennem hubben til alle andre.

Der er altid et center i "stjernen", som ethvert signal i netværket passerer igennem. Funktionerne i den centrale forbindelse udføres af specielle netværksenheder, og signaltransmission til dem kan forekomme på forskellige måder: i nogle tilfælde sender enheden data til alle noder undtagen afsenderknuden, i andre analyserer enheden, hvilken node dataene er beregnet til og sender det kun til det.

Denne topologi opstod i de tidlige dage af computing, hvor computere var forbundet til en central hovedcomputer.

Stjerne netværk topologi diagram

Fordele"stjerne" typologier:

• fejl på én arbejdsstation påvirker ikke driften af ​​hele netværket som helhed
• god netværksskalerbarhed
• nem fejlfinding og netværksbrud
• høj netværksydelse (med forbehold for korrekt design)
• fleksible administrationsmuligheder

Fejl"stjerne" typologier:

• svigt af den centrale hub vil resultere i, at netværket (eller netværkssegmentet) som helhed ikke fungerer
• netværk kræver ofte mere kabel end de fleste andre topologier
• det endelige antal arbejdsstationer i et netværk (eller netværkssegment) er begrænset af antallet af porte i den centrale hub.

En af de mest almindelige topologier, fordi den er nem at vedligeholde. Anvendes hovedsageligt i netværk, hvor bæreren er parsnoet kabel. UTP kategori 3 eller 5. (Twisted pair-kabelkategorier, som er nummereret fra 1 til 7 og bestemmer det effektive frekvensområde. Et kabel af en højere kategori indeholder normalt flere ledningspar, og hvert par har flere vindinger pr. længdeenhed).

Stjernetopologien afspejles i Fast Ethernet-teknologi6.

2.3 Grundlæggende ringnetværkstopologi

I en ringtopologi er computere forbundet til et kabel, der danner en ring. Derfor kan kablet simpelthen ikke have en fri ende, hvortil der skal tilsluttes en terminator. Signaler transmitteres langs ringen i én retning og passerer gennem hver computer. I modsætning til en passiv bustopologi fungerer hver computer her som en repeater, der forstærker signalerne og sender dem videre til den næste computer. Derfor, hvis en computer fejler, holder hele netværket op med at fungere.

Ringnetværksdiagram

Funktionen af ​​en lukket ringtopologi er baseret på token-passering.

Et token er en datapakke, der gør det muligt for en computer at overføre data til netværket.

Tokenet transmitteres sekventielt fra en computer til en anden, indtil den, der "ønsker" at overføre dataene, modtager dem. En computer, der ønsker at starte en transmission, "fanger" tokenet, ændrer det, sætter modtagerens adresse i dataene og sender det rundt i ringen til modtageren.

Dataene passerer gennem hver computer, indtil den når den, hvis adresse matcher modtageradressen angivet i dataene. Herefter sender den modtagende computer en besked til den afsender, der bekræfter, at dataene er modtaget. Efter at have modtaget bekræftelse, opretter den afsendende computer et nyt token og returnerer det til netværket.

Ved første øjekast ser det ud til, at det tager lang tid at overføre markøren, men faktisk bevæger markøren sig næsten med lysets hastighed. I en ring med en diameter på 200 meter kan markøren cirkulere med en frekvens på 10.000 omdrejninger i sekundet.

Fordele ringtopologier:

• nem installation
• næsten fuldstændig fravær af ekstra udstyr
• muligheden for stabil drift uden et væsentligt fald i dataoverførselshastigheden under kraftig netværksbelastning, da brugen af ​​et token eliminerer muligheden for kollisioner.

Fejl ringtopologier:

• fejl på én arbejdsstation og andre problemer (kabelbrud) påvirker hele netværkets ydeevne
• kompleksiteten af ​​konfiguration og opsætning
• vanskeligheder med fejlfinding

Det er mest udbredt i fiberoptiske netværk. Brugt i FDDI8, Token ring9 standarder.

3. Andre mulige netværkstopologier

Rigtige computernetværk udvides og moderniseres konstant. Derfor er sådan et netværk næsten altid hybrid, dvs. dens topologi er en kombination af flere grundlæggende topologier. Det er let at forestille sig hybridtopologier, der er en kombination af stjerne og bus, eller ring og stjerne.

3.1 Trænetværkstopologi

Trætopologien kan betragtes som en forening af flere "stjerner". Det er denne topologi, der er mest populær i dag, når man bygger lokale netværk.

Træ netværk topologi diagram

I en trætopologi er der en rod af træet, hvorfra grene og blade vokser.

Et træ kan være aktivt eller sandt og passivt. Med et aktivt træ er centrale computere placeret i centrum for at kombinere flere kommunikationslinjer, og med et passivt træ er der koncentratorer (hubs).

Figur 6 - Topologidiagram for aktivt trænetværk

Figur 7 - Topologidiagram for passivt trænetværk

3.2 Kombinerede netværkstopologier

Kombinerede topologier bruges ret ofte, blandt dem er de mest almindelige stjernebus og stjernering.

En stjerne-bus-topologi bruger en kombination af en bus og en passiv stjerne.

Skema af en kombineret stjerne-bus netværkstopologi

Både individuelle computere og hele bussegmenter er forbundet til hubben. Faktisk er en fysisk bustopologi implementeret, der omfatter alle computere på netværket. I denne topologi kan der bruges flere hubs, som er forbundet og danner den såkaldte backbone, support bus. Separate computere eller bussegmenter er forbundet til hver af hubs. Resultatet er et stjernedæktræ. Således kan brugeren fleksibelt kombinere fordelene ved bus- og stjernetopologier og også nemt ændre antallet af computere, der er tilsluttet netværket. Fra et insvarer denne topologi til en klassisk bus.

Ved en stjerneringtopologi er det ikke selve computerne, der er forenet til en ring, men specielle hubs, som computerne igen er forbundet til ved hjælp af stjerneformede dobbelte kommunikationslinjer.

Skema af en kombineret stjerne-ring netværkstopologi

I virkeligheden er alle computere på netværket inkluderet i en lukket ring, da kommunikationslinjerne inden for hubs danner en lukket sløjfe (som vist i figur 9). Denne topologi gør det muligt at kombinere fordelene ved stjerne- og ringtopologier. For eksempel giver hubs dig mulighed for at samle alle netværkskabelforbindelsespunkter ét sted. Hvis vi taler om informationsformidling, svarer denne topologi til en klassisk ring.

3.3 "Grid" netværkstopologi

Til sidst skal nævnes en mesh- eller mesh-topologi, hvor alle eller mange computere og andre enheder er direkte forbundet med hinanden (Figur 10).

Figur 10 - Netværksmasketopologidiagram

Denne topologi er ekstremt pålidelig - hvis en kanal er brudt, stopper dataoverførslen ikke, da flere ruter til informationslevering er mulige. Mesh-topologier (oftest ikke fuldstændige, men delvise) bruges, hvor det er nødvendigt at sikre maksimal netværksfejltolerance, for eksempel ved tilslutning af flere sektioner af et større virksomhedsnetværk eller ved forbindelse til internettet, selvom du selvfølgelig har at betale for dette: kabelforbruget stiger markant, netværksudstyr og dets konfiguration bliver mere kompliceret.

I øjeblikket bruger langt de fleste moderne netværk en stjernetopologi eller en hybridtopologi, som er en sammenlægning af flere stjerner (for eksempel en trætopologi) og en CSMA/CD-transmissionsmetode (carrier sense multiple access). .

Fragment af et computernetværk

Et fragment af et computernetværk omfatter hovedtyperne af kommunikationsudstyr, der bruges i dag til at danne lokale netværk og forbinde dem gennem globale forbindelser til hinanden. For at bygge lokale forbindelser mellem computere bruges forskellige typer kabelsystemer, netværksadaptere, repeater-hubs, broer, switche og routere. For at forbinde lokale netværk til global kommunikation bruges specielle udgange (WAN-porte) af broer og routere samt datatransmissionsudstyr over lange linjer - modemer (når der arbejdes over analoge linjer) eller enheder til tilslutning til digitale kanaler (TA - terminal) adaptere til ISDN-netværk, serviceanordninger til digitale dedikerede kanaler såsom CSU/DSU osv.).

De færreste kender til begrebet netværkstopologier, men den gennemsnitlige computerbruger har stadig begrebet et lokalt netværk. Så netværkstopologier er værktøjer, der bestemmer driften af ​​oprettede computernetværk, der giver dig mulighed for samtidigt at betjene information gennem flere maskiner.

Lad os se nærmere på begrebet netværkstopologier i denne artikel, og find også ud af, hvorfor de er nødvendige, hvor og hvordan man bruger dem korrekt, hvilke typer af disse værktøjer findes, hvilke positive og negative egenskaber de er udstyret med.

Netværkstopologier - Introduktion

Lokale computernetværk kan ikke fungere uden specielle netværksenheder. Ofte er mere end to computere involveret i et netværk, ofte fem, ti, tyve, der er netværk, der forener hele virksomheder. De er forbundet med hinanden via en form for kommunikationslinje. Samspillet mellem maskiner, der er tilsluttet netværket, kan være anderledes. Det er muligt at kombinere flere enheder til en helhed ved at oprette flere typer netværk:

• ringformet;
• stjerneklar;
• dæk;
• hierarkisk;
• vilkårlig.

Blandt it-specialister kaldes oprettelsen af ​​sådanne netværk topologier. Dette er et fysisk værktøjssæt, der er anvendeligt til at skabe lokale netværk. Derudover er der også logiske topologier.

Fysiske og logiske topologier fungerer uafhængigt og overlapper ikke. Hvis fysiske er ansvarlige for netværkets geometri, så er logiske involveret i omfordelingen af ​​datastrømme mellem forskellige knudepunkter i det oprettede netværk og bestemmer den mest effektive metode til datatransmission.

Både fysiske og logiske topologier har både fordele og ulemper, så i moderne tid bruges de ligeligt. Nedenfor vil vi overveje de vigtigste egenskaber ved hver type netværkstopologi og finde ud af, hvad deres grundlæggende essens er.

Karakteristika for bustopologi: driftsprincip

Hvis der anvendes en lineær monokanal, når der overføres elektroniske data fra en computer til en anden, betyder det, at netværkets bustopologi er involveret i arbejdet. Det er i enderne af monokanalen, at specielle såkaldte terminatorer er installeret. Personlige computere, der deltager i netværket, er forbundet til det fælles netværk gennem et T-formet stik i kontakt med en fælles mono-linjekanal.

Elektroniske data ankommer til terminatorerne, og de ankommer samtidigt til alle netværksknuder, men kun den computer, som beskeden var tiltænkt, kan acceptere elektroniske dokumenter til gennemsyn. Hovedtransmissionssignalet fanges af hver computermaskine, der er involveret i netværket, derfor er det elektroniske datatransmissionsmedium en fælles komponent i netværket.

Bustopologi har vundet udbredt popularitet med de avancerede funktioner i Ethernet-arkitektur.

De vigtigste fordele ved bustopologien er som følger:

• nem konfiguration, klar konfiguration af det oprettede netværk;
• netværket afbrydes ikke, hvis flere computere, der indgår i det, fejler, hvilket betyder, at det er modstandsdygtigt over for alle former for computerproblemer.

De største ulemper ved dæktypologien er:

• længden af ​​netværkskablet, der skal lægges, er begrænset, og antallet af computerudstyr inkluderet i netværket er også begrænset;
• hele netværket afhænger af monokanalens tilstand, hvis det lider, er det ofte meget svært at finde et fejlpunkt i et busnetværk, især når alle dets komponenter er isoleret.

Karakteristika for stjernetopologi: driftsprincip

Ved oprettelse af et stjernenetværk er hver enkelt pc forbundet til en såkaldt hub eller koncentrator. På grund af dette oprettes en parallelforbindelse af alle computerenheder, der indgår i netværket. Disse komponenter er de vigtigste forbindelsesled, der tillader kommunikation mellem computere, der er inkluderet i netværket.

Dette netværk bruger også et fælles informationsfelt, det vil sige, at information sendes til alle kommunikationsknuder, men kan kun modtages af én sektion, som den oprindeligt blev sendt til.

De vigtigste fordele ved stjernenetværket:

• let at sætte op og tilslutte nyt computerudstyr;
• ligesom et busnetværk er det modstandsdygtigt over for nedbrud af computere, der er tilsluttet netværket;
• tillader centraliseret styring af alle tilsluttede enheder.

De vigtigste ulemper ved stjernetypologien:

• højt forbrug af netværkskabel under installationen;
• Fejlfunktionen af ​​en hub eller koncentrator fører til en fejl i hele den elektroniske datatransmissionskæde.

Et stjernenetværk kan også være baseret på en central hub. Det refererer til et intelligent værktøj, der forbinder visse computerenheder, der er inkluderet i netværket. Princippet om output-input operation gør det muligt ikke at bruge et fælles informationsfelt for alle enheder, men at specificere overførsel af information fra et punkt til et andet, tredje, fjerde... Det viser sig, at hver computer, ud over hubs, er også forbundet til en central hub, hvis der opstår et nedbrud inden for netværket, så lider hele netværket ikke. I tilfælde af et sammenbrud afbrydes fejlpunktet spontant fra netværket, hvilket giver dig mulighed for hurtigt at finde det og eliminere alle driftsfejl.

At lægge et sådant netværk kræver en stor mængde netværkskabel, men effektiviteten af ​​dets drift er det værd.

Stjernetypologien kan også være en slags træ, som er en kombination af flere stjerner. Afhængigt af sammenfletningen skelnes netværkets aktive tilstand, passive eller sande tilstand. Afhængigt af tilstanden bruges enten hubs med koncentratorer eller centrale computere til at skabe forbindelser mellem computerenheder, der er inkluderet i netværket.

Hvis en central computer vælges, kan du skabe et virkelig pålideligt og produktivt netværk, men ikke et billigt. Hvis du bruger hubs med koncentratorer, vil det koste flere gange mindre, men præstationsindikatoren vil være væsentligt lavere.

Karakteristika for ringtopologi: driftsprincip

Ringtopologi indebærer den direkte forbindelse af alle netværkskanaler til én ubrudt kæde. Det betyder ikke, at det er en typisk cirkel. Essensen af ​​et ringnetværk er, at output fra en computerenhed og input fra en anden bruges til at transmittere elektroniske data. Bevægelsen af ​​information sker i én strøm. Hvis der er information ved udgangen, og den ikke modtages ved indgangen, så returneres den til udgangen igen med et efterfølgende forsøg på at nå indgangen. Det vil sige, at information altid bevæger sig ad samme vej fra afsender til modtager og tilbage.

En logisk ring har en tendens til at lukke. Den største fordel ved et ringnetværk er, at det er meget nemt at sætte op. Men det er ikke pålideligt mod uventede nedbrud. Hvis der er en defekt i kredsløbet, afbrydes dataringen. Oftest i praksis implementerer IT-specialister projekter med en modificeret ringtypologi.

Kombinerede løsninger til at skabe lokale computernetværk

For at sikre netværkets pålidelighed anvendes ofte kombinationer af grundlæggende netværkstopologier i praksis. De mest almindeligt anvendte er stjernebus- eller stjerneringstopologier. Hvad er resultatet af at kombinere flere værktøjer ved etablering af lokale computernetværk? Svaret her er klart - sikring af netværkets pålidelighed, modstand mod nedbrud og fravær af obligatorisk overholdelse af princippet om at overføre information langs kæden, hvilket forenkler arbejdet, når der opstår fejl i netværket.

Samtidig forenkles både driftsprincippet for selve netværket og processen med dets installation.

Lad os opsummere det

Nu kender du hovedtyperne af netværkstopologier. De muligheder, der præsenteres i denne artikel, er de mest typiske og bruges i installationen af ​​moderne lokale computernetværk. Men det betyder ikke, at mere avancerede topologier ikke bruges, disse er ofte udviklet til specifikke tjenesteobjekter, for eksempel videnskabelige eller militære. Men til typiske civile applikationer er de netværkstopologier, der diskuteres her, ganske tilstrækkelige.

Eksisterende topologier er blevet skabt i årtier, så det giver mening at bruge dem bredt.