0 просмотров

Что представляет собой топология звезда-шина

Содержание

«Шина» — топология сети: достоинства, недостатки

Придя в различные компании, можно обратить внимание на то, что сеть там обустроена по-разному – где-то используется «звезда», где-то — «кольцо», а где-то — «шина». Топология сети достаточно сильно влияет на качество и скорость обмена данными между компьютерами, но при этом многие зачастую не знают основных преимуществ и недостатков каждого отдельного варианта.

Что это такое?

Несмотря на то что именно этот вариант сегодня является наиболее распространенным, термин «топология» не предусматривает только технологию «шина». Топология сети представляет собой просто объединение нескольких компьютеров в сети, поэтому ее можно назвать аналогичным вариантом таких понятий, как конфигурация, или структура сети. Помимо этого, в понятии «топология» заключено также большое количество правил, которыми определяются места размещения компьютеров, технологии прокладки кабеля и размещения связующего оборудования, а также еще масса других моментов.

Какой она может быть?

На сегодняшний день сформировалось три основных варианта такого объединения компьютеров – это «звезда», «кольцо» и «шина». Топология в каждом отдельном случае является отличной от остальных, а также имеет свои особенности и преимущества. Именно поэтому важно знать эти тонкости перед тем, как проводить сеть между компьютерами на том или ином объекте.

По технологии «шина» топология предусматривает использование единственного кабеля, при помощи которого объединяются между собой все использующиеся рабочие станции.

Таким образом, один-единственный кабель применяется каждой станцией по очереди, а все сообщения, которые отправляются этими станциями, могут быть приняты и прослушаны любым компьютером, который находится в данной сети. Из этого потока все рабочие станции отбирают только те сообщения, которые изначально были адресованы именно им.

В чем преимущества?

Достоинства топологии «шина» являются следующими:

  • Настройка является предельно простой для любого продвинутого пользователя.
  • Система достаточно просто устанавливается и при этом обуславливает минимум финансовых затрат, если все рабочие станции располагаются на небольшом расстоянии между собой.
  • Если ломается или же начинает давать сбой какая-то конкретная станция в сети, все остальные продолжают работать в прежнем режиме без каких-либо проблем.

В чем недостатки?

Также есть и недостатки топологии «шина»:

  • Если возникает неполадка в каком-нибудь месте, моментально выходит из строя полностью вся сеть.
  • Достаточно сложно найти какие-либо неполадки в случае их возникновения.
  • Довольно низкая производительность по сравнению с остальными технологиями. Это обуславливается тем, что топология сети «шина» предусматривает одновременную передачу данных только с одного компьютера, а если же количество рабочих станций увеличивается, параллельно снижается производительность используемой сети.
  • Неважная масштабируемость. Чтобы добавить новые рабочие станции, нужно полностью заменить участки уже используемой «шины».

Именно данная технология использовалась для подключения компьютеров в локальную сеть при использовании коаксиального кабеля. В данном случае в роли «шины» использовались отрезки коаксиального кабеля, объединенные между сбой при помощи Т-коннекторов. «Шина» прокладывается полностью через все помещение, после чего подключается к каждому отдельному компьютеру, а боковой вывод коннектора вставляется в разъем, установленный на сетевой карте.

В связи с тем, что такое оборудование уже безнадежно устарело, а более широкое распространение получила топология сети «звезда», «шина» практически не используется, но ее по сегодняшний день можно встретить на различных предприятиях.

«Кольцо»

«Кольцо» представляет собой такую топологию локальной сети, в соответствии с которой различные все рабочие станции объединяются между собой последовательно, образуя полностью замкнутый круг. В такой сети данные транслируются от одной рабочей станции к другой в единственном направлении, при этом каждый отдельный компьютер работает как повторитель, осуществляя ретрансляцию сообщения к следующему, образуя таким образом своеобразную эстафету. Такая система уже имеет мало общего с тем, что представляет собой топология «общая шина», в связи с чем имеет массу своих особенностей и преимуществ.

В чем преимущества?

  • Компьютеры достаточно просто объединяются в сеть.
  • Практически нет никакой необходимости в том, чтобы использовать дополнительное оборудование.
  • Можно добиться стабильной работы без какого-либо заметного падения скорости транслирования данных при серьезной загрузке сети.
  • Любая рабочая станция должна активно использоваться в процедуре передачи данных, и если сломается хотя бы один компьютер, или же в определенном месте оборвется кабель, вся система полностью перестанет функционировать.
  • Если будет подключаться новая рабочая станция, сеть нужно на определенное время выключить, так как требуется размыкание кольца в процессе установки нового оборудования.
  • Система отличается достаточно сложной конфигурацией и настройками.
  • При возникновении тех или иных неисправностей даже специалистам достаточно сложно найти, в чем именно заключается неполадка.

В чем недостатки?

В связи с этими минусами сегодня не так часто можно встретить использование кольцевой топологии, и наиболее часто она встречается в оптоволоконных сетях стандарта Token Ring.

«Звезда»

Если каждая рабочая станция подключена непосредственно к центральному устройству, которым может служить маршрутизатор или же коммутатор, то это топология «звезда». «Шина» была с течением времени заменена именно этой технологией, так как она отличается более высокой производительностью и эффективностью. Данная технология предусматривает управление всеми движениями пакетов в сети непосредственно центральным устройством, а каждый компьютер через собственную сетевую карту подключается к данному коммутатору полностью отдельным кабелем.

В случае необходимости можно объединить в одно целое одновременно несколько сетей, использующих описываемую топологию, вследствие чего в результате получится конфигурация сети, имеющая древовидную топологию. Древовидная топология распространяется в крупных организациях, однако она отличается целым рядом своих особенностей и тонкостей реализации.

Топология «звезда» на сегодняшний день используется в качестве основы при построении практически всех локальных сетей, и, в частности, это является результатом целого ряда преимуществ данной технологии объединения компьютеров.

В чем преимущества?

  • Если ломается какая-либо конкретная станция (или же повреждается ее кабель), на работе в целом всей сети это никак не сказывается, то есть все остальное оборудование продолжает стабильно работать.
  • Прекрасная масштабируемость. Для того чтобы подключить новую рабочую станцию, нужно просто проложить отдельный кабель от коммутатора.
  • Достаточно просто можно найти, и после этого устранить неисправности или же какие-либо обрывы в сети.
  • Предельно высокая производительность, особенно если сравнивать с аналогичными вариантами топологии.
  • Идеальная простота настройки и администрирования всего оборудования.
  • В сеть без труда можно встроить дополнительные устройства.
  • Если ломается центральный коммутатор, вся сеть перестает работать.
  • Чтобы использовать сетевое оборудование, нужно выделить также дополнительные затраты, так как требуется приобретение отдельного устройства, к которому будут подключаться все компьютеры, подключенные к сети.
  • Количество рабочих станций ограничивается количеством портов в используемом центральном коммутаторе.

В чем недостатки?

На сегодняшний день «звезда» является наиболее распространенной технологией для современных проводных или же беспроводных сетей. В качестве примера звездообразной топологии можно представить сеть, использующую кабель типа «витая пара», а также коммутатор, который представляет собой центральное устройство. Именно такие сети часто сегодня можно встретить в преимущественном большинстве компаний.

Топология и ее многозначительность

Топология сети позволяет определить не только физическое расположение компьютеров, но, что еще более важно, обеспечивает характер связи между ними, а также различные особенности распространения сигналов через сеть. Именно характером связи можно определить то, насколько отказоустойчивой является сеть, а также узнать требуемую сложность сетевой аппаратуры и наиболее актуальный метод управления обменом и множество других параметров. Если в литературе рассматривается топология локальных сетей «шина» или же другие технологии, то может предусматриваться четыре абсолютно разных понятия, которые относятся к разным типам сетевой архитектуры:

  • Физическая – схема расположения компьютеров, а также прокладки объединяющих их кабелей. В таком ключе пассивная «звезда» не имеет никаких отличий от активной, в связи с чем технология чаще всего называется просто «звезда».
  • Логическая – структура связей, а также то, каким образом сигналы распространяются по сети. Данное определение топологии, наверное, можно назвать наиболее правильным.
  • Управления обменом – принцип, а также последовательность передачи права на расторжение сетевой связи между определенными компьютерами.
  • Информационная – направление информационных потоков, которые передаются через сеть.

К примеру, сеть, имеющая физическую и логическую топологию формата «шина», может в качестве управления использовать эстафетную технологию передачи права захвата сети, а также обеспечить одновременную передачу всех данных через определенный выделенный компьютер. И в таком содержании представлять собой технологию «звезда».

Коммуникационное оборудование. Топология сети. Компьютерная сеть.

На этой странице мы поговорим на такие темы, как : Коммуникационное оборудование, Топология сети и Компьютерная сеть и про все что с этим связано.
К Коммуникационному оборудованию относятся всевозможные аппаратные средства, необходимые для объединения узлов компьютерной сети, ее расширения и выполнения других функций. В компьютерных сетях с небольшим числом абонентов, где структура ограничивается базовой топологией сети, коммуникационное оборудование может отсутствовать.

Топология сети

Топология сети, это компоновка, структура, физическое расположение всех узлов компьютерной сети (рабочих станций, серверов, коммуникационного оборудования) и способ соединения их линий связи. Топологию сети делят на :

  • Физическая — описывает реальное расположение и связи между узлами сети.
  • Логическая — управление обменом в сети, регулирование трафика, метод доступа.
  • Информационную — описывает направление потоков информации, передаваемых по сети.

Топология типа «Шина».

Топология типа шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет — кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» остальным станциям.

При построении больших компьютерных сетей возникает проблема ограничения на длину связи между узлами, в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами — повторителями, концентраторами или хабами. Например, технология Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.

Типичная шинная топология имеет простую структуру кабельной системы с короткими отрезками кабелей. Поэтому по сравнению с другими топологиями стоимость ее реализации невелика. Однако низкая стоимость реализации компенсируется высокой стоимостью управления. Фактически, самым большим недостатком шинной топологии является то, что диагностика ошибок и изолирование сетевых проблем могут быть довольно сложными, поскольку здесь имеются несколько точек концентрации. Так как среда передачи данных не проходит через узлы, подключенные к сети, потеря работоспособности одного из устройств никак не сказывается на других устройствах. Хотя использование всего лишь одного кабеля может рассматриваться как достоинство шинной топологии, однако оно компенсируется тем фактом, что кабель, используемый в этом типе топологии, может стать критической точкой отказа. Другими словами, если шина обрывается, то ни одно из подключенных к ней устройств не сможет передавать сигналы.

Топология типа «Кольцо».

Топология типа кольцо, базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть.

В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2-10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.

Последующий алгоритм работы таков — пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.

Достоинства топологии типа «Кольцо» :

  • Простота установки.
  • Практически полное отсутствие дополнительного оборудования.
  • Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Недостатки топологии типа «Кольцо» :

  • Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети.
  • Сложность конфигурирования и настройки.
  • Сложность поиска неисправностей.

Топология типа «Звезда».

Топология типа звезда, базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило «дерево»).

Рабочая станция, с которой нужно послать данные, отсылает их на концентратор, а тот определяет адресата и отдаёт ему информацию. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных. Этот недостаток отсутствует на сетевом устройстве более высокого уровня — коммутаторе, который, в отличие от концентратора, подающего пакет на все порты, подает лишь на определенный порт получателю. Одновременно может быть передано несколько пакетов. Сколько зависит от коммутатора.

Достоинства топологии типа «Звезда» :

  • Выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом.
  • Хорошая масштабируемость сети.
  • Лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети.
  • Высокая производительность сети.
  • Гибкие возможности администрирования.

Недостатки топологии типа «Звезда» :

  • Выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом.
  • Для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий.
  • Конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

Топология типа «Дерево».

Топология типа дерево, топология компьютерной сети, образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий компьютерных сетей. Основание «дерева» вычислительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители и коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором.

LAN — особенности топологии

Содержание

  • 1 Введение
    • 1.1 LAN
    • 1.2 Топология сети
  • 2 Топологии
    • 2.1 Полносвязные
    • 2.2 Неполносвязные
      • 2.2.1 Шина
      • 2.2.2 Звезда
      • 2.2.3 Кольцо
    • 2.3 Смешанные
      • 2.3.1 Звезда-Шина
      • 2.3.2 Звезда-Кольцо
  • 3 Источники

Введение [ править ]

LAN [ править ]

Local Area Network (LAN) — компьютерная сеть, сосредоточенная на относительно небольшой территории, ограниченной радиусом обычно в несколько километров (например: дом, школа, лаборатория, офис). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации.
Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры).

Основные характеристики LAN:

  • высокая скорость передачи данных
  • большая пропускная способность
  • низкий уровень ошибок передачи
  • использование качественных и хорошо защищенных линий связи (с ростом числа компьютеров стоимость может значительно увеличиться, поэтому LAN обычно содержат до нескольких десятков узлов)
  • эффективный механизм управления обменом по сети
  • заранее ограниченное количество компьютеров

WAN, в отличие от LAN, рассчитаны на неограниченное число абонентов, соответственно при конфигурации сети могут быть использованы не слишком качественные каналы связи, отсюда повышение числа ошибок и снижение пропускной способности. В WAN скорость передачи данных может быть значительно ниже, а механизм управления обменом не может быть достаточно эффективным, так как заранее не известно количество подключенных компьютеров. В целом, в WAN гораздо важнее не качество связи, а сам факт ее существования.

Топология сети [ править ]

Топология сети описывает конфигурацию компонентов сети и их связи. Топологическая структура сети делится на две основные категории: физическую и логическую.

  • Физическая топология описывает: схему прокладки кабеля, расположение узлов и взаимосвязи между ними. Физическая топология сети определяется возможностями устройств доступа, желаемым уровнем контроля и толерантности к ошибками, а так же стоимостью всех необходимых материалов. а логическая — движение сигнала между узлами в рамках заданной физической топологии.
  • Логическая топология, напротив, описывает поведение сигнала в сети или путь, которым движутся данные в сети от одного устройства к другому, независимо от их физической взаимосвязи. В многих случаях логическая топология не совпадает с физической, в том числе и потому, что она может динамически изменяться в соответствии с изменениями в конфигурации маршрутизаторов и коммутаторов.

В частности, каждый узел LAN имеет как минимум одну физическую связь с другими компонентами сети. Изображение этих связей в виде графа используется для описания физической топологии. С другой стороны, фиксируя движение сигнала между компонентами, определяют логическую топологию данной сети.

Топологии [ править ]

Полносвязные [ править ]

Полносвязной называется сеть, где каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Такая конфигурация очень громоздка и неэффективна, так как каждый компьютер должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи со всеми остальными. Но плюсом такой сети является устойчивость к поломке отдельных компонентов: сеть не перестанет функционировать из-за неисправности одного компьютера.

Неполносвязные [ править ]

Существует несколько различных неполносвязных топологий. При конфигурации LAN в основном используются следующие: шина (bus), звезда/хаб (star/hub), кольцо (ring). В неполносвязных топологиях передача данных может осуществляться не напрямую между компьютерами, а через дополнительные узлы.

Шина [ править ]

В данной топологии все рабочие стации подсоединены к общему кабелю (называемому магистраль или шина). Данные, сгенерированные на одном из компьютеров, отправляются через шину во все остальные. Чтобы сигнал не отражался обратно, на концах шины должны стоять специальные терминаторы, поглощающие сигнал.
Преимущества:

  • низкий расход кабеля
  • устойчивость сети к неисправностям отдельных узлов
  • простота настройки и конфигурации
  • неустойчивость сети к неисправности кабеля
  • ограничение длины кабеля и количества рабочих станций, связанное с затуханием сигнала
  • низкая производительность, обусловленная разделением канала между всеми абонентами
  • большое количество коллизий пакетов

На текущий момент данная топология применяется крайне редко.

Звезда [ править ]

В сети, построенной согласно топологии «звезда», каждая рабочая станция соединена одним или двумя кабелями с центральным элементом, тип которого зависит от типа данной звезды. В топологии активная звезда центральным элементом является компьютер, по мощности значительно превыщающий периферийные. В топологии пассивная звезда в центре находится концентратор или хаб. Концентратор обеспечивает параллельное соединение компьютеров и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом. Пассивная звезда распространена гораздо шире, чем активная.
Данные от передающей станции отправляются через центральную всем остальным компьютерам, но принимаются они только теми станциями, которым они предназначались.
Одним из способов расширения данной сети является замена периферийного компьютера на центральный, к которому в последствие могут быть подключены новые периферийные.

Преимущества:

  • простота подключения нового узла
  • возможность централизованного управления
  • устойчивость сети к неисправностям отдельных узлов и кабелей, так как каждый кабель соединяет только узел с хабом
  • неустойчивость сети к неисправности хаба
  • высокий расход кабеля
  • ограничение числа узлов, связанное с пропускной способностью хаба

Данная топология — одна из самых используемых в домашних и офисных сетях. Применяется в LAN с архитектурой 10Base-T Ethernet.
Так как данные передаются от каждого компьютера к каждому, физическая топология «звезда» соответствует логической топологии «шина».

Кольцо [ править ]

В данной топологии компьютеры соединены кабелем в единое кольцо: выход одного компьютера связан с входом следующего. В отличие от топологии «шина» здесь нет необходимости в терминаторах, так как сигнал идет всегда в одну сторону по кругу. Данные, отправленные одной станцией, пройдут через все другие, но будут приняты только той станцией, которой они предназначались. При этом каждый промежуточный компьютер на этом пути будет выступать усилителем сигнала.
Метод, используемый для передачи данных в кольце, называется передачей токена. Токен — специальная последовательность бит, содержащая контрольную информацию. Станция, обладающая в данный момент токеном, может посылать данные.
Преимущества:

  • простота подключения нового узла (за исключением того, что необходимо останавливать всю сеть на время подключения)
  • низкий расход кабеля
  • простота настройки и конфигурации
  • утойчивость к перегрузкам и большим потокам информации
  • малое количество коллизий
  • неустойчивость сети к неисправности кабеля и неисправности рабочих станций

Данная топология редко используется в чистом виде из-за своей ненадежности, на практике применяются ее различные модификации. Например, станции соединяются двумя параллельными линиями связи, передающими информацию в противоположных направлениях. Так увеличивается скорость передачи и устойчивость сети.

Смешанные [ править ]

Смешанной называется топология, преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произовльно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию.

Звезда-Шина [ править ]

Данная топология также называется «дерево».
Как следует из названия, сеть, построенная по данной топологии, состоит из нескольких подсетей с топологией «звезда», соединенных единой шиной.
Преимущества:

  • простота расширения
  • простота поиска обрывов и неисправностей
  • устойчивость к неисправностям отдельных компьютеров
  • неустойчивость к неисправности шины и хабов

Логическая топология данной сети — классическая шина.

Звезда-Кольцо [ править ]

Хабы нескольких подсетей с топологией «звезда» соединены единым кабелем в кольцо. При использовании метода передачи токена, все компьютеры в такой топологии имеют равные шансы отправить данные. Преимущества:

  • простота расширения
  • простота поиска обрывов и неисправностей
  • устойчивость к неисправностям отдельных компьютеров
  • высокая пропускная способность
  • неустойчивость к неисправности шины и хабов

Логическая топология данной сети — классическое кольцо.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector