Niezawodność sieci lokalnych o różnych topologiach. Co to jest topologia? Co oznacza topologia sieci lokalnej

Termin Topologia sieci oznacza sposób łączenia komputerów w sieć. Możesz także usłyszeć inne nazwy - struktura sieci Lub konfiguracja sieci (To jest to samo). Ponadto koncepcja topologii obejmuje wiele zasad określających rozmieszczenie komputerów, metody układania kabli, metody umieszczania sprzętu łączącego i wiele więcej. Do chwili obecnej utworzono i ustalono kilka podstawowych topologii. Spośród nich możemy zauważyć „ opona”, “pierścień" I " gwiazda”.

Topologia magistrali

Topologia opona (lub, jak to się często nazywa wspólny autobus Lub Autostrada ) polega na wykorzystaniu jednego kabla, do którego podłączone są wszystkie stacje robocze. Wspólny kabel używany jest kolejno przez wszystkie stacje. Wszystkie wiadomości wysyłane przez poszczególne stacje robocze są odbierane i odsłuchiwane przez wszystkie pozostałe komputery podłączone do sieci. Z tego strumienia każda stacja robocza wybiera wiadomości adresowane tylko do niej.

Zalety topologii magistrali:

łatwość konfiguracji;
względna łatwość instalacji i niski koszt, jeśli wszystkie stacje robocze znajdują się w pobliżu;
Awaria jednej lub większej liczby stacji roboczych nie wpływa w żaden sposób na pracę całej sieci.

Wady topologii magistrali:

problemy z magistralą w dowolnym miejscu (przerwanie kabla, awaria złącza sieciowego) prowadzą do niesprawności sieci;
trudności w rozwiązywaniu problemów;
niska wydajność – w danym momencie tylko jeden komputer może przesyłać dane do sieci, wraz ze wzrostem liczby stacji roboczych spada wydajność sieci;
słaba skalowalność – w celu dodania nowych stanowisk konieczna jest wymiana odcinków istniejącej magistrali.

To właśnie w oparciu o topologię „magistrali” budowano sieci lokalne kabel koncentryczny. W tym przypadku odcinki kabla koncentrycznego połączone trójnikami pełniły rolę magistrali. Autobus przejechał przez wszystkie pokoje i podjechał do każdego komputera. Boczny pin trójnika został włożony do złącza na karcie sieciowej. Tak to wyglądało: Teraz takie sieci są beznadziejnie przestarzałe i wszędzie zostały zastąpione skrętką „gwiazdową”, ale w niektórych przedsiębiorstwach nadal można zobaczyć sprzęt do kabla koncentrycznego.

Topologia pierścienia

Pierścień to topologia sieci lokalnej, w której stacje robocze są połączone ze sobą szeregowo, tworząc zamknięty pierścień. Dane przesyłane są z jednego stanowiska na drugie w jednym kierunku (po okręgu). Każdy komputer PC działa jako wzmacniacz, przekazując wiadomości do następnego komputera, tj. dane przesyłane są z jednego komputera na drugi niczym w sztafecie. Jeśli komputer odbiera dane przeznaczone dla innego komputera, przesyła je dalej wzdłuż pierścienia; w przeciwnym razie nie są one przesyłane dalej.

Zalety topologii pierścienia:

łatwość instalacji;
prawie całkowity brak dodatkowego wyposażenia;
Możliwość stabilnej pracy bez znaczącego spadku prędkości przesyłu danych przy dużym obciążeniu sieci.

Jednak „pierścień” ma również istotne wady:

każde stanowisko pracy musi aktywnie uczestniczyć w przekazywaniu informacji; jeśli co najmniej jeden z nich ulegnie awarii lub zerwie się kabel, działanie całej sieci zostanie zatrzymane;
podłączenie nowej stacji roboczej wymaga krótkotrwałego wyłączenia sieci, ponieważ pierścień musi być otwarty podczas instalacji nowego komputera;
złożoność konfiguracji i konfiguracji;
trudności w rozwiązywaniu problemów.

Topologia sieci pierścieniowej jest stosowana dość rzadko. Swoje główne zastosowanie znalazło w sieci światłowodowe Standard Token Ring.

Topologia gwiazdy

Gwiazda to topologia sieci lokalnej, w której każda stacja robocza jest podłączona do urządzenia centralnego (przełącznika lub routera). Urządzenie centralne kontroluje ruch pakietów w sieci. Każdy komputer podłączony jest poprzez kartę sieciową do switcha osobnym kablem. W razie potrzeby możesz połączyć kilka sieci w topologię gwiazdy - w rezultacie otrzymasz konfigurację sieci drzewiaste topologia. Topologia drzewa jest powszechna w dużych firmach. Nie będziemy tego szczegółowo omawiać w tym artykule.

Topologia „gwiazdy” stała się dziś główną topologią w budowie sieci lokalnych. Stało się tak ze względu na wiele zalet:

awaria jednej stacji roboczej lub uszkodzenie jej kabla nie ma wpływu na pracę całej sieci;
doskonała skalowalność: aby podłączyć nową stację roboczą, wystarczy położyć oddzielny kabel od przełącznika;
łatwe rozwiązywanie problemów i przerwy w sieci;
wysoka wydajność;
łatwość konfiguracji i administracji;
Dodatkowy sprzęt można łatwo zintegrować z siecią.

Jednak, jak każda topologia, „gwiazda” nie jest pozbawiona wad:

awaria centralnego wyłącznika spowoduje niesprawność całej sieci;
dodatkowe koszty sprzętu sieciowego - urządzenie, do którego zostaną podłączone wszystkie komputery w sieci (switch);
liczba stacji roboczych jest ograniczona liczbą portów w przełączniku centralnym.

Gwiazda – najczęstsza topologia sieci przewodowych i bezprzewodowych. Przykładem topologii gwiazdy jest sieć ze skrętką komputerową i przełącznikiem jako urządzeniem centralnym. Są to sieci spotykane w większości organizacji.

Sieć lokalna jest ważnym elementem każdego nowoczesnego przedsiębiorstwa, bez którego nie da się osiągnąć maksymalnej produktywności. Aby jednak w pełni wykorzystać potencjał sieci, należy ją odpowiednio skonfigurować, mając także na uwadze, że lokalizacja podłączonych komputerów będzie miała wpływ na wydajność sieci LAN.

Koncepcja topologii

Topologia lokalnych sieci komputerowych to rozmieszczenie stacji roboczych i węzłów względem siebie oraz możliwości ich połączenia. W rzeczywistości jest to architektura LAN. Rozmieszczenie komputerów determinuje parametry techniczne sieci, a wybór dowolnego rodzaju topologii będzie miał wpływ na:

Rodzaje i charakterystyka sprzętu sieciowego.
Niezawodność i skalowalność sieci LAN.
Metoda zarządzania siecią lokalną.

Istnieje wiele takich opcji lokalizacji działających węzłów i metod ich łączenia, a ich liczba wzrasta wprost proporcjonalnie do wzrostu liczby podłączonych komputerów. Główne topologie sieci lokalnych to „gwiazda”, „magistrala” i „pierścień”.

Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze topologii

Zanim ostatecznie podejmiesz decyzję o wyborze topologii, musisz wziąć pod uwagę kilka cech, które wpływają na wydajność sieci. Na ich podstawie można wybrać najbardziej odpowiednią topologię, analizując zalety i wady każdej z nich i korelując te dane z warunkami dostępnymi do instalacji.

Funkcjonalność i użyteczność każdej ze stacji roboczych podłączonych do sieci LAN. Niektóre typy topologii sieci lokalnych zależą całkowicie od tego.
Możliwość serwisowania sprzętu (routery, adaptery itp.). Awaria sprzętu sieciowego może albo całkowicie zakłócić działanie sieci LAN, albo uniemożliwić wymianę informacji z jednym komputerem.
Niezawodność użytego kabla. Jej uszkodzenie zakłóca transmisję i odbiór danych w całej sieci LAN lub jej segmencie.
Ograniczenie długości kabla. Czynnik ten jest również ważny przy wyborze topologii. Jeśli nie ma zbyt dużej ilości kabla, możesz wybrać układ, który będzie go wymagał mniej.

O topologii gwiazdy

Tego typu układ stacji roboczych posiada dedykowane centrum – serwer, do którego podłączone są wszystkie pozostałe komputery. To właśnie za pośrednictwem serwera odbywają się procesy wymiany danych. Dlatego jego wyposażenie musi być bardziej złożone.

Zalety:

Topologia lokalnych sieci „gwiazdowych” wypada korzystnie w porównaniu z innymi przy całkowitym braku konfliktów w sieci LAN - osiąga się to poprzez scentralizowane zarządzanie.
Awaria jednego z węzłów lub uszkodzenie kabla nie będzie miało żadnego wpływu na sieć jako całość.
Posiadanie tylko dwóch abonentów, głównego i peryferyjnego, pozwala uprościć sprzęt sieciowy.
Klaster punktów przyłączeniowych w niewielkim promieniu upraszcza proces kontroli sieci, a także poprawia jej bezpieczeństwo poprzez ograniczenie dostępu osobom nieupoważnionym.

Wady:

Taka sieć lokalna staje się całkowicie niesprawna w przypadku awarii serwera centralnego.
Koszt gwiazdy jest wyższy niż w przypadku innych topologii, ponieważ potrzeba znacznie więcej kabla.

Topologia magistrali: prosta i tania

W tej metodzie połączenia wszystkie stacje robocze są podłączone do jednej linii - kabla koncentrycznego, a dane od jednego abonenta przesyłane są do pozostałych w trybie wymiany półdupleksowej. Topologie sieci lokalnych tego typu wymagają obecności specjalnego terminatora na każdym końcu magistrali, bez czego sygnał jest zniekształcony.

Zalety:

Wszystkie komputery są równe.
Możliwość łatwego skalowania sieci nawet w trakcie jej działania.
Awaria jednego węzła nie ma wpływu na pozostałe.
Zużycie kabla jest znacznie zmniejszone.

Wady:

Niewystarczająca niezawodność sieci z powodu problemów ze złączami kablowymi.
Niska wydajność ze względu na podział kanału pomiędzy wszystkich abonentów.
Trudności w zarządzaniu i wykrywaniu błędów z powodu równoległych podłączonych adapterów.
Długość linii komunikacyjnej jest ograniczona, dlatego tego typu topologie sieci lokalnych są stosowane tylko dla niewielkiej liczby komputerów.

Charakterystyka topologii pierścienia

Ten rodzaj komunikacji polega na połączeniu węzła roboczego z dwoma innymi, dane są odbierane z jednego z nich, a dane są przesyłane do drugiego. Główną cechą tej topologii jest to, że każdy terminal działa jako wzmacniacz, eliminując możliwość tłumienia sygnału w sieci LAN.

Zalety:

Szybko utwórz i skonfiguruj tę topologię sieci lokalnej.
Łatwe skalowanie, które jednak wymaga wyłączenia sieci na czas instalacji nowego węzła.
Duża liczba możliwych abonentów.
Odporność na przeciążenia i brak konfliktów sieciowych.
Możliwość rozbudowy sieci do ogromnych rozmiarów poprzez przekazywanie sygnału pomiędzy komputerami.

Wady:

Zawodność sieci jako całości.
Brak odporności na uszkodzenia kabla, dlatego zazwyczaj zapewnia się równoległą linię zapasową.
Wysokie zużycie kabla.

Rodzaje sieci lokalnych

Wyboru topologii sieci lokalnej należy także dokonać w oparciu o typ dostępnej sieci LAN. Sieć można przedstawić za pomocą dwóch modeli: peer-to-peer i hierarchicznego. Nie różnią się one zbytnio pod względem funkcjonalnym, co pozwala w razie potrzeby przełączać się między nimi. Jednak nadal istnieje między nimi kilka różnic.

Jeśli chodzi o model peer-to-peer, jego stosowanie jest zalecane w sytuacjach, gdy nie ma możliwości zorganizowania dużej sieci, ale nadal konieczne jest stworzenie pewnego rodzaju systemu komunikacji. Zaleca się utworzenie go tylko dla niewielkiej liczby komputerów. Scentralizowana komunikacja sterująca jest powszechnie stosowana w różnych przedsiębiorstwach do monitorowania stacji roboczych.

Sieć peer-to-peer

Ten typ sieci LAN oznacza równość praw dla każdej stacji roboczej, dystrybuując dane między nimi. Użytkownik może zezwolić lub zabronić dostępu do informacji przechowywanych w węźle. Z reguły w takich przypadkach najbardziej odpowiednia będzie topologia magistrali lokalnych sieci komputerowych.

Sieć peer-to-peer oznacza dostępność zasobów stacji roboczej dla innych użytkowników. Oznacza to możliwość edycji dokumentu na jednym komputerze podczas pracy na innym, zdalnego drukowania i uruchamiania aplikacji.

Zalety sieci LAN typu peer-to-peer:

Łatwość wdrożenia, instalacji i konserwacji.
Małe koszty finansowe. Model ten eliminuje konieczność zakupu drogiego serwera.

Wady:

Wydajność sieci spada proporcjonalnie do wzrostu liczby podłączonych węzłów roboczych.
Nie ma jednolitego systemu bezpieczeństwa.
Dostępność informacji: po wyłączeniu komputera znajdujące się na nim dane staną się niedostępne dla innych.
Nie ma jednej bazy informacyjnej.

Model hierarchiczny

Najczęściej stosowane topologie sieci lokalnych opierają się na tego typu sieciach LAN. Nazywany jest także „klientem-serwerem”. Istotą tego modelu jest to, że jeśli jest określona liczba abonentów, istnieje jeden główny element - serwer. Ten komputer sterujący przechowuje wszystkie dane i przetwarza je.

Zalety:

Doskonała wydajność sieci.
Zunifikowany niezawodny system bezpieczeństwa.
Jedna baza informacji, wspólna dla wszystkich.
Uproszczone zarządzanie całą siecią i jej elementami.

Wady:

Konieczność posiadania specjalnej jednostki personelu - administratora, który monitoruje i utrzymuje serwer.
Duże koszty finansowe zakupu głównego komputera.

Najczęściej stosowaną konfiguracją (topologią) lokalnej sieci komputerowej w modelu hierarchicznym jest „gwiazda”.

Wybór topologii (układu sprzętu sieciowego i stacji roboczych) jest niezwykle ważnym punktem podczas organizacji sieci lokalnej. Wybrany rodzaj komunikacji powinien zapewniać najbardziej wydajną i bezpieczną pracę sieci LAN. Należy także zwrócić uwagę na koszty finansowe i możliwość dalszej rozbudowy sieci. Znalezienie racjonalnego rozwiązania nie jest zadaniem łatwym, można je osiągnąć poprzez wnikliwą analizę i odpowiedzialne podejście. W tym przypadku prawidłowo dobrane topologie sieci lokalnej zapewnią maksymalną wydajność całej sieci LAN jako całości.

W ramach topologii(układ, konfiguracja, struktura) sieci komputerowej zwykle odnosi się do fizycznego położenia komputerów w sieci względem siebie oraz sposobu, w jaki są one połączone liniami komunikacyjnymi. Należy zauważyć, że pojęcie topologii odnosi się przede wszystkim do sieci lokalnych, w których można łatwo prześledzić strukturę połączeń. W sieciach globalnych struktura połączeń jest zwykle ukryta przed użytkownikami i nie jest zbyt ważna, ponieważ każda sesja komunikacyjna może odbywać się własną ścieżką.

Topologia określa wymagania dotyczące sprzętu, rodzaj użytego kabla, dopuszczalne i najwygodniejsze sposoby zarządzania centralą, niezawodność działania i możliwości rozbudowy sieci. I chociaż użytkownik sieci rzadko musi wybierać topologię, konieczne jest poznanie cech głównych topologii, ich zalet i wad.

Czynniki wpływające na wydajność fizyczną sieci i bezpośrednio związane z koncepcją topologii:

1) Możliwość serwisowania komputerów (abonentów) podłączony do sieci. W niektórych przypadkach awaria abonenta może zablokować działanie całej sieci. Czasami awaria abonenta nie wpływa na działanie sieci jako całości i nie uniemożliwia innym abonentom wymiany informacji.

2) Możliwość serwisowania sprzętu sieciowego czyli sprzęt techniczny podłączony bezpośrednio do sieci (adaptery, transceivery, złącza itp.). Awaria sprzętu sieciowego jednego abonenta może mieć wpływ na całą sieć, ale może zakłócić komunikację tylko z jednym abonentem.

3) Integralność kabla sieciowego. Jeżeli kabel sieciowy ulegnie uszkodzeniu (np. na skutek uderzeń mechanicznych), wymiana informacji w całej sieci lub w jednej jej części może zostać zakłócona. W przypadku kabli elektrycznych równie krytyczne znaczenie ma zwarcie w kablu.

4) Ograniczenie długości kabla, związane z tłumieniem propagującego się przez nią sygnału. Jak wiadomo, w każdym ośrodku sygnał rozchodzący się słabnie (osłabia). Im większą odległość przebywa sygnał, tym bardziej ulega tłumieniu (ryc. 1.8). Należy zadbać o to, aby długość kabla sieciowego nie przekraczała maksymalnej długości Lpr, powyżej której tłumienie staje się niedopuszczalne (abonent odbierający nie rozpoznaje osłabionego sygnału).

Ryż. 1.8. Tłumienie sygnału podczas propagacji w sieci

Istnieją trzy podstawowe topologie sieci:

Magistrala (magistrala) - wszystkie komputery podłączone są równolegle do jednej linii komunikacyjnej. Informacje z każdego komputera są jednocześnie przesyłane do wszystkich pozostałych komputerów (ryc. 1.5).

Ryż. 1,5. Magistrala topologii sieci

Topologia magistrali(lub, jak to się nazywa, wspólna magistrala) w swojej strukturze zakłada tożsamość sprzętu sieciowego komputerów, a także równość wszystkich abonentów w dostępie do sieci. Komputery na magistrali mogą przesyłać informacje tylko jeden po drugim, ponieważ w tym przypadku jest tylko jedna linia komunikacyjna. Jeśli kilka komputerów jednocześnie przesyła informacje, zostaną one zniekształcone w wyniku nakładania się (konflikt, kolizja). Magistrala zawsze realizuje tzw. tryb wymiany half-duplex (w obie strony, ale po kolei, a nie jednocześnie).

W topologii magistrali nie ma jasno określonego abonenta centralnego, przez który przesyłane są wszystkie informacje, co zwiększa jej niezawodność (w końcu w przypadku awarii centrum cały kontrolowany przez niego system przestaje działać). Dodawanie nowych abonentów do magistrali jest dość proste i zwykle możliwe jest nawet podczas pracy sieci. W większości przypadków magistrala wymaga minimalnej ilości kabla połączeniowego w porównaniu do innych topologii.

Ponieważ nie ma abonenta centralnego, rozwiązywanie ewentualnych konfliktów w tym przypadku spada na sprzęt sieciowy każdego indywidualnego abonenta. Pod tym względem sprzęt sieciowy w topologii magistrali jest bardziej złożony niż w innych topologiach. Jednakże ze względu na powszechne stosowanie sieci o topologii magistrali (przede wszystkim najpopularniejsza sieć Ethernet) koszt sprzętu sieciowego nie jest zbyt wysoki.

Ryż. 1.9. Przerwa w kablu w sieci o topologii magistrali

Ważną zaletą magistrali jest to, że w przypadku awarii któregokolwiek z komputerów w sieci, sprawne maszyny będą mogły normalnie kontynuować komunikację.

Wydawałoby się, że w przypadku zerwania kabla otrzymasz dwie w pełni funkcjonalne magistrale (ryc. 1.9). Należy jednak wziąć pod uwagę, że ze względu na specyfikę propagacji sygnałów elektrycznych wzdłuż długich linii komunikacyjnych konieczne jest zapewnienie włączenia na końcach magistrali specjalnych urządzeń dopasowujących, terminatorów, pokazanych na ryc. 1,5 i 1,9 w formie prostokątów. Bez zastosowania terminatorów sygnał jest odbijany od końca linii i ulega zniekształceniu w taki sposób, że komunikacja w sieci staje się niemożliwa. Jeśli kabel zostanie uszkodzony lub uszkodzony, koordynacja linii komunikacyjnej zostaje zakłócona, a komunikacja zostaje przerwana nawet pomiędzy komputerami, które pozostają ze sobą połączone. Zwarcie w dowolnym miejscu kabla magistrali powoduje wyłączenie całej sieci.

Awaria dowolnego sprzętu sieciowego abonenta na magistrali może spowodować awarię całej sieci. Ponadto taką awarię jest dość trudno zlokalizować, ponieważ wszyscy abonenci są połączeni równolegle i nie można zrozumieć, który z nich uległ awarii.

Podczas przechodzenia przez linię komunikacyjną sieci o topologii magistrali sygnały informacyjne są osłabiane i nie są w żaden sposób przywracane, co nakłada ścisłe ograniczenia na całkowitą długość linii komunikacyjnych. Ponadto każdy abonent może odbierać z sieci sygnały o różnym poziomie w zależności od odległości od abonenta nadawczego. Nakłada to dodatkowe wymagania na węzły odbiorcze sprzętu sieciowego.

Jeżeli przyjmiemy, że sygnał w kablu sieciowym jest tłumiony do maksymalnie dopuszczalnego poziomu na długości Lpr, to całkowita długość magistrali nie może przekroczyć wartości Lpr. W tym sensie magistrala zapewnia najkrótszą długość w porównaniu z innymi podstawowymi topologiami.

Aby zwiększyć długość sieci o topologii magistrali, często stosuje się kilka segmentów (części sieci, z których każda reprezentuje magistralę), połączonych ze sobą za pomocą specjalnych wzmacniaczy i przywracaczy sygnału - wzmacniaków lub wzmacniaków (ryc. 1.10 pokazuje połączenie dwa segmenty, maksymalna długość sieci w tym przypadku wzrasta do 2 Lpr, ponieważ każdy z segmentów może mieć długość Lpr). Jednakże wzrost długości sieci nie może trwać w nieskończoność. Ograniczenia długości są związane ze skończoną szybkością propagacji sygnału wzdłuż linii komunikacyjnych.

Ryż. 1.10. Łączenie odcinków sieci magistralnej za pomocą wzmacniacza

Gwiazda— jeden komputer centralny jest połączony z innymi komputerami peryferyjnymi i każdy z nich korzysta z osobnej linii komunikacyjnej (rys. 1.6). Informacje z komputera peryferyjnego przekazywane są wyłącznie do komputera centralnego, a z komputera centralnego do jednego lub większej liczby komputerów peryferyjnych.

Ryż. 1.6. Topologia sieci gwiazdowej

Gwiazda- jest to jedyna topologia sieci z wyraźnie wyznaczonym centrum, do którego podłączeni są wszyscy pozostali abonenci. Wymiana informacji odbywa się wyłącznie za pośrednictwem komputera centralnego, który jest bardzo obciążony, więc z reguły nie może robić nic innego poza siecią. Oczywiste jest, że wyposażenie sieciowe abonenta centralnego musi być znacznie bardziej złożone niż wyposażenie abonentów peryferyjnych. W tym przypadku nie ma co mówić o równych prawach dla wszystkich abonentów (jak w autobusie). Zwykle najpotężniejszy jest komputer centralny; przypisane są do niego wszystkie funkcje zarządzania centralą. Zasadniczo w sieci o topologii gwiazdy nie są możliwe żadne konflikty, ponieważ zarządzanie jest całkowicie scentralizowane.

Jeśli mówimy o odporności gwiazdy na awarie komputera, to awaria komputera peryferyjnego lub jego wyposażenia sieciowego w żaden sposób nie wpływa na funkcjonowanie reszty sieci, natomiast jakakolwiek awaria komputera centralnego powoduje, że sieć staje się całkowicie niesprawna. W związku z tym należy podjąć specjalne środki w celu zwiększenia niezawodności komputera centralnego i jego sprzętu sieciowego.

Przerwa w kablu lub zwarcie w topologii gwiazdy zakłóca komunikację tylko z jednym komputerem, a wszystkie pozostałe komputery mogą w dalszym ciągu normalnie pracować.

W przeciwieństwie do autobusu, w gwieździe na każdej linii komunikacyjnej znajduje się tylko dwóch abonentów: centralny i jeden z peryferyjnych. Najczęściej do ich łączenia wykorzystuje się dwie linie komunikacyjne, z których każda przesyła informacje w jednym kierunku, czyli na każdej linii komunikacyjnej znajduje się tylko jeden odbiornik i jeden nadajnik. Jest to tak zwana transmisja punkt-punkt. Wszystko to znacznie upraszcza wyposażenie sieci w porównaniu do magistrali i eliminuje konieczność stosowania dodatkowych, zewnętrznych terminatorów.

Problem tłumienia sygnału w linii komunikacyjnej również w gwieździe rozwiązuje się łatwiej niż w przypadku magistrali, gdyż każdy odbiornik zawsze otrzymuje sygnał o tym samym poziomie. Maksymalna długość sieci o topologii gwiazdy może być dwukrotnie większa niż w przypadku magistrali (tj. 2 Lpr), ponieważ każdy z kabli łączących centrum z abonentem peryferyjnym może mieć długość Lpr.

Poważną wadą topologii gwiazdy jest ścisłe ograniczenie liczby abonentów. Zazwyczaj abonent centralny może obsługiwać nie więcej niż 8-16 abonentów peryferyjnych. W tych granicach podłączenie nowych abonentów jest dość proste, ale poza nimi jest po prostu niemożliwe. W gwieździe istnieje możliwość podłączenia innego abonenta centralnego zamiast peryferyjnego (w efekcie powstaje topologia kilku połączonych ze sobą gwiazd).

Gwiazda pokazana na ryc. 1.6 nazywana jest gwiazdą aktywną lub prawdziwą. Istnieje również topologia zwana gwiazdą pasywną, która tylko powierzchownie przypomina gwiazdę (ryc. 1.11). Obecnie jest znacznie bardziej rozpowszechniona niż gwiazda aktywna. Dość powiedzieć, że jest on stosowany w najpopularniejszej obecnie sieci Ethernet.

W centrum sieci o tej topologii nie znajduje się komputer, ale specjalne urządzenie - koncentrator lub, jak to się nazywa, koncentrator, który pełni tę samą funkcję co wzmacniacz, czyli przywraca przychodzące sygnały i przekazuje je do wszystkich innych linii komunikacyjnych.

Ryż. 1.11. Topologia gwiazdy pasywnej i jej obwód zastępczy

Okazuje się, że chociaż układ kabli jest podobny do prawdziwej lub aktywnej gwiazdy, w rzeczywistości mówimy o topologii magistrali, ponieważ informacje z każdego komputera są przesyłane jednocześnie do wszystkich innych komputerów i nie ma abonenta centralnego. Oczywiście gwiazda pasywna jest droższa niż zwykły autobus, ponieważ w tym przypadku wymagany jest również koncentrator. Zapewnia jednak szereg dodatkowych funkcji związanych z zaletami gwiazdy, w szczególności ułatwia konserwację i naprawę sieci. Dlatego ostatnio gwiazda pasywna coraz częściej zastępuje gwiazdę prawdziwą, którą uważa się za topologię mało obiecującą.

Można również wyróżnić pośredni typ topologii między gwiazdą aktywną i pasywną. W tym przypadku koncentrator nie tylko przekazuje docierające do niego sygnały, ale także steruje centralą, ale sam nie uczestniczy w wymianie (odbywa się to w sieci 100VG-AnyLAN).

Wielką zaletą gwiazdy (zarówno aktywnej, jak i pasywnej) jest to, że wszystkie punkty połączeń są zebrane w jednym miejscu. Pozwala to w łatwy sposób monitorować pracę sieci, lokalizować awarie poprzez proste odłączenie określonych abonentów od centrum (co jest niemożliwe np. dla sieci. W przypadku gwiazdy do abonenta peryferyjnego można dotrzeć albo jednym kablem (który transmituje w obu kierunkach), albo dwoma (każdy kabel transmituje w jednym z dwóch przeciwnych kierunków), przy czym ten drugi jest znacznie bardziej powszechny.

Wspólną wadą wszystkich topologii gwiazdy (zarówno aktywnych, jak i pasywnych) jest znacznie większe zużycie kabla niż w przypadku innych topologii. Na przykład, jeśli komputery są umieszczone w jednej linii (jak na ryc. 1.5), to przy wyborze topologii gwiazdy będziesz potrzebować kilka razy więcej kabla niż przy wyborze topologii magistrali. Wpływa to znacząco na koszt sieci jako całości i znacznie komplikuje instalację okablowania.

Pierścień— komputery są połączone szeregowo w pierścień. Przekazywanie informacji w pierścieniu odbywa się zawsze tylko w jednym kierunku. Każdy komputer przesyła informacje tylko do komputera następnego w łańcuchu za nim i otrzymuje informacje tylko od komputera poprzedniego w łańcuchu (ryc. 1.7).

Ryż. 1.7. Pierścień topologii sieci

Pierścień to topologia, w której każdy komputer jest połączony liniami komunikacyjnymi z dwoma innymi: z jednego odbiera informacje i przesyła je do drugiego. Na każdej linii komunikacyjnej, podobnie jak w przypadku gwiazdy, pracuje tylko jeden nadajnik i jeden odbiornik (komunikacja punkt-punkt). Pozwala to uniknąć stosowania zewnętrznych terminatorów.

Ważną cechą pierścienia jest to, że każdy komputer przekazuje (przywraca, wzmacnia) dochodzący do niego sygnał, czyli pełni funkcję wzmacniacza. Tłumienie sygnału w całym pierścieniu nie ma znaczenia, liczy się tylko tłumienie pomiędzy sąsiednimi komputerami w pierścieniu. Jeżeli maksymalna długość kabla ograniczona tłumieniem wynosi Lpr, wówczas całkowita długość pierścienia może osiągnąć NLpr, gdzie N jest liczbą komputerów w pierścieniu. Całkowity rozmiar sieci wyniesie ostatecznie NLpr/2, ponieważ pierścień będzie musiał zostać złożony na pół. W praktyce wielkość sieci pierścieniowych sięga kilkudziesięciu kilometrów (na przykład w sieci FDDI). Pod tym względem pierścień znacznie przewyższa jakąkolwiek inną topologię.

W topologii pierścienia nie ma jasno określonego centrum; wszystkie komputery mogą być identyczne i mieć równe prawa. Jednak dość często w pierścieniu przydzielany jest specjalny abonent, który zarządza lub kontroluje centralę. Oczywiste jest, że obecność takiego pojedynczego abonenta sterującego zmniejsza niezawodność sieci, ponieważ jego awaria natychmiast paraliżuje całą centralę.

Ściśle mówiąc, komputery w pierścieniu nie są całkowicie równe (w przeciwieństwie na przykład do topologii magistrali). Przecież jeden z nich koniecznie otrzymuje informację z komputera nadawczego w danej chwili wcześniej, a drugi później. To właśnie na tej cesze topologii opierają się metody kontrolowania wymiany sieciowej, zaprojektowane specjalnie dla pierścienia. W takich metodach prawo do kolejnej transmisji (lub, jak to się też mówi, przejęcia sieci) przechodzi sekwencyjnie na kolejny komputer w okręgu. Podłączenie nowych abonentów do pierścienia jest dość proste, chociaż wymaga obowiązkowego wyłączenia całej sieci na czas połączenia.

Podobnie jak w przypadku magistrali, maksymalna liczba abonentów w pierścieniu może być dość duża (do tysiąca lub więcej). Topologia pierścienia ma zwykle wysoką odporność na przeciążenia, zapewnia niezawodną pracę przy dużych przepływach informacji przesyłanych w sieci, ponieważ z reguły nie ma konfliktów (w przeciwieństwie do magistrali), a także nie ma abonenta centralnego (w przeciwieństwie do gwiazdy ), które mogą być przeciążone dużymi przepływami informacji.

Ryż. 1.12. Sieć dwupierścieniowa

Sygnał w pierścieniu przechodzi sekwencyjnie przez wszystkie komputery w sieci, więc awaria przynajmniej jednego z nich (lub jego sprzętu sieciowego) zakłóca działanie sieci jako całości. Jest to istotna wada pierścienia.

Podobnie przerwa lub zwarcie w którymkolwiek z kabli pierścieniowych uniemożliwia działanie całej sieci. Z trzech rozważanych topologii pierścień jest najbardziej narażony na uszkodzenie kabla, dlatego w przypadku topologii pierścienia zwykle konieczne jest ułożenie dwóch (lub więcej) równoległych linii komunikacyjnych, z czego jedna jest rezerwowa.

Czasami sieć o topologii pierścienia opiera się na dwóch równoległych liniach komunikacyjnych pierścienia, które przesyłają informacje w przeciwnych kierunkach (ryc. 1.12). Celem takiego rozwiązania jest zwiększenie (idealnie dwukrotnie) szybkości przesyłania informacji w sieci. Dodatkowo w przypadku uszkodzenia jednego z kabli sieć może współpracować z innym kablem (choć maksymalna prędkość będzie się zmniejszać).

Topologia sieci komputerowej odnosi się do sposobu, w jaki połączone są jej poszczególne elementy (komputery, serwery, drukarki itp.). Istnieją trzy główne topologie:

topologia gwiazdy;
topologia typu pierścieniowego;
topologia wspólnego typu magistrali.

Podczas korzystania z topologii takiej jak gwiazda informacje pomiędzy klientami sieci są przesyłane za pośrednictwem jednego centralnego węzła. Serwer lub specjalne urządzenie może pełnić funkcję węzła centralnego - centrum(Centrum).

Zalety tej topologii są następujące:

Wysoka wydajność sieci, ponieważ ogólna wydajność sieci zależy tylko od wydajności węzła centralnego.
Nie ma kolizji przesyłanych danych, ponieważ dane pomiędzy stacją roboczą a serwerem są przesyłane osobnym kanałem bez wpływu na inne komputery.

Jednak oprócz zalet ta topologia ma również wady:

Niska niezawodność, ponieważ o niezawodności całej sieci decyduje niezawodność węzła centralnego. Jeśli komputer centralny ulegnie awarii, cała sieć przestanie działać.
Wysokie koszty łączenia komputerów, ponieważ dla każdego nowego abonenta należy zainstalować osobną linię.

Z topologią taką jak pierścień wszystkie komputery są podłączone do linii zamkniętej w pierścieniu. Sygnały przesyłane są wzdłuż pierścienia w jednym kierunku i przechodzą przez każdy komputer.

Przesyłanie informacji w takiej sieci odbywa się w następujący sposób. Token (sygnał specjalny) jest przesyłany sekwencyjnie z jednego komputera na drugi, aż do momentu odebrania go przez ten, który ma przesłać dane. Gdy komputer odbierze token, tworzy tak zwany „pakiet”, w którym umieszcza adres i dane odbiorcy, a następnie wysyła pakiet po pierścieniu. Dane przechodzą przez każdy komputer, aż dotrą do tego, którego adres jest zgodny z adresem odbiorcy.

Następnie komputer odbierający wysyła do źródła informacji potwierdzenie odebrania danych. Po otrzymaniu potwierdzenia komputer wysyłający tworzy nowy token i zwraca go do sieci.

Zalety topologii pierścienia są następujące:

Przekazywanie wiadomości jest bardzo wydajne, ponieważ... Możesz wysłać kilka wiadomości jedna po drugiej w pierścieniu. Te. komputer po wysłaniu pierwszej wiadomości może wysłać po niej kolejną wiadomość, nie czekając, aż pierwsza dotrze do odbiorcy.
Długość sieci może być znacząca. Te. komputery mogą łączyć się ze sobą na znaczne odległości, bez stosowania specjalnych wzmacniaczy sygnału.

Wady tej topologii obejmują:

Niska niezawodność sieci, ponieważ awaria dowolnego komputera pociąga za sobą awarię całego systemu.
Aby podłączyć nowego klienta, należy wyłączyć sieć.
Przy dużej liczbie klientów prędkość sieci spada, ponieważ wszystkie informacje przechodzą przez każdy komputer, a ich możliwości są ograniczone.
Ogólna wydajność sieci zależy od wydajności najwolniejszego komputera.

Z topologią taką jak wspólny autobus wszyscy klienci są podłączeni do wspólnego kanału transmisji danych. Jednocześnie mogą bezpośrednio wejść w kontakt z dowolnym komputerem w sieci.

Przesyłanie informacji w tej sieci odbywa się w następujący sposób. Dane w postaci sygnałów elektrycznych przesyłane są do wszystkich komputerów w sieci. Jednak informację odbiera tylko komputer, którego adres jest zgodny z adresem odbiorcy. Co więcej, w danym momencie tylko jeden komputer może przesyłać dane.

Zalety wspólnej topologii magistrali:

Wszystkie informacje są dostępne online i na każdym komputerze.
Stacje robocze można łączyć niezależnie od siebie. Te. Kiedy przyłącza się nowy abonent, nie ma potrzeby przerywania transmisji informacji w sieci.
Budowa sieci w oparciu o wspólną topologię magistrali jest tańsza, ponieważ nie ma kosztów ułożenia dodatkowych linii w przypadku podłączenia nowego klienta.
Sieć jest wysoce niezawodna, ponieważ Wydajność sieci nie zależy od wydajności poszczególnych komputerów.

Wady wspólnej topologii magistrali obejmują:

Niska prędkość przesyłania danych, ponieważ wszystkie informacje krążą jednym kanałem (magistralą).
Wydajność sieci zależy od liczby podłączonych komputerów. Im więcej komputerów jest podłączonych do sieci, tym wolniejszy jest transfer informacji z jednego komputera na drugi.
Sieci zbudowane w tej topologii charakteryzują się niskim poziomem bezpieczeństwa, ponieważ dostęp do informacji znajdujących się na każdym komputerze można uzyskać z dowolnego innego komputera.

Najpopularniejszy typ topologii sieci wspólny autobus to sieć w standardzie Ethernet o szybkości przesyłania informacji 10 - 100 Mbit/s.

Przyjrzeliśmy się głównym topologiom sieci LAN. Jednak w praktyce podczas tworzenia sieci LAN organizacji można zastosować kombinację kilku topologii jednocześnie. Na przykład komputery w jednym dziale można połączyć w konfiguracji gwiazdy, a w innym dziale w konfiguracji wspólnej magistrali, a pomiędzy tymi działami ułożona jest linia komunikacyjna.

Aktualizacja – 2017-02-16

Rodzaje topologii sieci lokalnych. To pytanie może niektórym wydawać się nieciekawe i nudne, ale dla ogólnego rozwoju, przynajmniej na krótko, nie zaszkodzi. Może gdzieś będziesz mógł się nawet pochwalić swoją znajomością sieci lokalnej, a zaczną patrzeć na Ciebie z szacunkiem. A może Twoje życie odmieni się w taki sposób, że będziesz musiał nawet z bliska zmierzyć się z tym problemem.

Dokładnie to mi się przytrafiło – najbardziej bałam się tego, z czym musiałam pracować. I okazało się, że wszystkie moje obawy wynikały z braku wiedzy, a teraz nawet bardzo lubię pracować w sieciach lokalnych i samodzielnie zaciskać kable. Napiszę krótko i przejrzyście, aby nie zanudzać Cię szczegółami, które mogą Ci się nie przydać.

O zaletach sieci lokalnych przeczytasz w tych artykułach:

Nazywa się schemat połączeń fizycznych komputerów Topologia sieci .

Istnieje trzy główne typytopologie sieci. Typy topologii sieci- co to jest? Jaki typ sieci wybraćżeby było tanio i niezawodnie.

Topologia sieci pierścieniowej . Przy tego typu topologii sieci końce kabli są ze sobą połączone, tj. uformować pierścień. Każde stanowisko robocze jest połączone z dwoma sąsiednimi. Dane przesyłane są po okręgu w jednym kierunku, a każda stacja pełni rolę wzmacniacza, który odbiera i odpowiada na adresowane do niej pakiety oraz przesyła pozostałe pakiety do następnej stacji roboczej.

Zaletą takiej sieci jest jej dość wysoka niezawodność. Im więcej komputerów znajduje się w pierścieniu, tym dłużej sieci odpowiada na żądania. Ale największą wadą jest to, że jeśli co najmniej jedno urządzenie ulegnie awarii, cała sieć przestaje działać. Koszt takiej sieci jest wysoki ze względu na koszt kabli, kart sieciowych i innego sprzętu.

2. Liniowa topologia sieci lub wspólna magistrala . W topologii liniowej wszystkie elementy sieci są łączone jeden po drugim za pomocą jednego kabla.

Końce segmentów należy zakończyć specjalnymi oporami, tzw terminatory .

Podczas tworzenia takiej sieci nie stosuje się żadnego dodatkowego sprzętu – jedynie kabel. Wszystkie podłączone urządzenia w takiej sieci „nasłuchują” i przyjmują tylko te pakiety informacji, które są przeznaczone tylko dla nich, a pozostałe są ignorowane.

Zaletami takiej sieci jest łatwość organizacji i niski koszt. Jednak istotną wadą jest niska odporność na uszkodzenia. Każde uszkodzenie kabla pociąga za sobą awarię całej sieci. Ponadto rozwiązywanie problemów jest bardzo trudne.

3. Topologia gwiazdy dominuje we współczesnych sieciach lokalnych. Jest najbardziej funkcjonalny i stabilny. Każdy komputer w sieci jest podłączony do specjalnego urządzenia zwanego koncentratorem lub przełącznikiem. Tworząc tę topologię, każde urządzenie uzyskuje dostęp do sieci niezależnie od siebie, a w przypadku zerwania jednego kabla łączącego, przestaje działać tylko jeden z elementów sieci, co znacznie ułatwia rozwiązywanie problemów.

Ponadto taka sieć pozwala na bezproblemowe podłączanie nowych urządzeń i zmian w podłączaniu starych urządzeń. Możesz rozbudowywać i łączyć kilka sieci w jedną sieć. Wystarczy podłączyć kabel z jednego przełącznika do drugiego.

Sieci takie są dość elastyczne, łatwe do rozbudowy i stosunkowo niedrogie. Więc przyjrzeliśmy się rodzaje topologii sieci. Następnym razem opowiem o urządzeniach sieciowych.

Teraz możesz wybrać typ połączenia dla swoich komputerów domowych i utworzyć.