32 Топологии компьютерных сетей: определение; виды топологий; общие схемы и краткие характеристики.

Компьютерную сеть представляют как совокупность узлов (компьютеров и сетевого оборудования) и соединяющих их ветвей (каналов связи). Ветвь сети – это путь, соединяющий два смежных узла. Различают узлы:

• оконечные, расположенные в конце только одной ветви;

• промежуточные, расположенные на концах более чем одной ветви;

смежные – такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов.

Логический и физический способы соединения компьютеров, кабелей и других компонентов, в целом составляющих сеть, называется ее топологией. Топология (от греч. topos – место и ... логия), раздел математики, изучающий топологические свойства фигур, т. е. свойства, не изменяющиеся при любых деформациях, производимых без разрывов и склеиваний. Вид топологии определяет состав сетевого оборудования, возможности расширения сети, а также способ управления сетью. Топология определяет вид кабеля, способ его прокладки и способ взаимодействия компьютеров.

Рассмотрим Наиболее распространенные виды топологий сетей:

1) Линейная сеть или «шина». Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.

 Подобная топология получила название «общая шина» (англ. Bus). 

Охарактеризуем эту топологию. Линейная шина – самая простая топология. При использовании общей шины все устройства подключаются к одному кабелю, на концах которого  расположены терминаторы (заглушки). Шина – широковещательный способ (данные передаются всем компьютерам). Производительность сети зависит от количества компьютеров. Шина – пассивная топология (компьютеры только слушают сигналы, но не регенерируют их). Таким образом, производительность принятия на конце сети будет ниже. Неработоспособность компьютера в такой топологии не влияет на работоспособность сети. Поломка общего кабеля или терминатора приводит к выходу из строя всей сети, к тому же нельзя без специальных приборов сразу определить место повреждения кабеля, что может повлечь относительно длительную неработоспособность всей сети.

2) Звездообразная сеть или «звезда» (Star). - Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.

 

В сетевой топологии «звезда» используется сетевой концентратор (hub), к которому отдельным кабелем подключается каждая рабочая станция.

Охарактеризуем эту топологию. При выходе из строя одного из кабелей доступ к сети теряет только подключенный этим кабелем компьютер, а остальная часть сети продолжает работать. Однако, сам концентратор тоже может выйти из строя, но при использовании качественного концентратора это произойдет не скоро. Достоинствами подобной топологии являются: 1) централизованное подключение, а значит и контроль; 2) выход из строя одного компьютера не разрушает сеть. К недостаткам можно отнести: 1) очень большой расход кабеля; 2) выход из строя концентратора приводит к неработоспособности всей сети.

3) Кольцевая сеть или «кольцо» (Ring).  Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви.

Передача сигналов в такой сети осуществляется всем компьютерам, пока он  не достигнет адресата. Каждый компьютер, принимая сигнал, регенерирует его и отправляет далее по сети. Таким образом, сигнал никогда не гаснет, поэтому такая топология является активной.  Главным недостатком подобной топологии является то, что выход из строя одного компьютера приводит к выходу из строя всей сети.

Наряду с вышеописанными топологиями вычислительных сетей на практике применяется и комбинированная, например древовидная топология. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей (шина, кольцо, звезда). Основание дерева вычислительной сети (корень) располагается в точке, в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева). Комбинированная топология совмещает достоинства разных топологий и позволяет создавать более сложные сети, например:

33 Структура и основные принципы работы сети Интернет: определение глобальной сети Интернет, понятие адреса, протокола, провайдера, абонента, технологии коммутации пакетов, виды доступа к Internet

Интернет имеет стройную систему адресации, обеспечивающую точную идентификацию каждого входящего в Сеть узла путем присвоения ему оригинального адреса, имеющего числовой вид. Подобный код, называемый IP-адресом, имеет длину 4 байта и записывается в виде четырех десятичных чисел, называемых октетами, разделенных точками. Каждое десятичное число лежит в диапазоне от 0 до 255, что позволяет обозначить все параметры, начиная от страны и заканчивая персональным компьютером каждого пользователя. Т.О. Каждый компьютер, подключенный к Интернету, имеет свой уникальный 32-битный (в двоичной системе) IP-адрес.

Например,

128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса,

10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления этого же адреса.

Наиболее распространённая версия протокола IPv4(англ. Internet Protocol version 4) отводит под каждую группу 8 бит и на весь адрес 4∙8=32 бита.

По формуле определения количества информации легко подсчитать, что общее количество различных IP-адресов составляет более 4 миллиардов:

N=2³² =4 294 967 296.

В настоящее время в Internet растёт применение нового протокола IPv6 (англ. Internet Protocol version 6), в котором используется 128-битная адресация, позволяющая адресовать огромное количество компьютеров, примерно 3¹⁰³⁸ . IPv6 уже используется в нескольких тысячах сетей по всему миру (более 4400 сетей на февраль 2011), но пока ещё не получил столь широкого распространения в Internet, как IPv4. В России используется почти исключительно в тестовом режиме некоторыми операторами связи.