1.2. Фізична зірка (Physical Star).
Найпростіша форма топології "фізична зірка" складається з безлічі кабелів (по одному на кожен мережний пристрій, що підключається) підключених до одного центрального пристрою. Цей центральний пристрій називають концентратором. Прикладом топології фізичної зірки є технологія Ethernet 10Base-T чи Ethernet 100Base-T. У таких мережах кожен мережний пристрій підключається до концентратора з використанням кабелю типу "кручена пара".
У випадку використання простої топології "фізична зірка" реальні шляхи руху сигналів можуть не відповідати формі зірки. Єдина характеристика, описувана топологією "фізична зірка" це спосіб фізичного з'єднання мережних пристроїв. Приклад найпростішої топології "фізична зірка" приведений на мал. 3.
Топологія фізичною
шини
Мал. 3
У топології "розподілена зірка" способи з'єднання пристроїв можуть бути істотно складніше. У такій топології центральні пристрої (концентратори) додатково з'єднуються між собою (мал.. 4).
Топологія розподіленою
зірки
Мал. 4
1.3. Фізичне кільце з підключенням типу "зірка" (Physical Star-Wired Ring).
У цій топології всі мережні пристрої підключаються до центрального концентратора так само, як це відбувається при використанні топології "фізична зірка". Але кожний з концентраторів усередині себе організовує фізичні з'єднання, що забезпечують побудову єдиного фізичного кільця. При використанні декількох концентраторів, кільце в кожнім з концентраторів розмикається, а самі концентратори підключаються друг до друга з використанням двох кабелів, щоб організувати фізичне замикання кільця.
Топологія фізичного кільця використовується в мережах IBM Token-Ring. Приклад описаної топології приведений на мал. 5 .
У цій топології всі концентратори є "інтелектуальними" пристроями. При виникненні розриву фізичного кільця в будь-якій крапці мережі концентратор автоматично виявляє розрив і відновлює кільце шляхом замикання усередині себе відповідних портів. На малюнку показаний приклад такого відновлення кільця (концентратор А).
Топологія фізичного
кільця з підключенням
типу зірки
Мал. 5
В даний час найбільшою популярністю користається зіркоподібна топологія, оскільки вона забезпечує найпростіший спосіб підключення нових пристроїв у мережу. У більшості випадків включення нового пристрою в мережу полягає лише в прокладці відрізка кабелю, що з'єднує мережний пристрій, що підключається, з концентратором.
Логічна топологія мереж.
Логічна топологія визначає реальні шляхи руху сигналів при передачі даних по використовуваній фізичній топології. Таким чином, логічна топологія описує шляхи передачі потоків даних між мережними пристроями. Вона визначає правила передачі даних в існуючій середовищі передачі з гарантуванням відсутності перешкод даних, що впливають на коректність передачі.
2.1. Логічна шина.
У топології "логічна шина" послідовності даних, називані "кадрами" (frames), у виді сигналів поширюються одночасно у всіх напрямках по існуючій середовищу передачі. Кожна станція в мережі перевіряє кожен кадр даних для визначення того, кому адресовані ці дані. Коли сигнал досягає кінця середовища передачі, він автоматично гаситься (віддаляється із середовища передачі) відповідними пристроями, називаними "термінаторами" (terminators). Таке знищення сигналу на кінцях середовища передачі даних запобігає відображення сигналу і його зворотне надходження в середовище передачі. Якби термінаторів не існувало, то відбитий сигнал накладався б на корисний і спотворював його.
У топології "логічна шина" середовище передачі спільно й одночасно використовується всіма пристроями передачі даних. Для запобігання перешкод при спробах одночасної передачі даних декількома станціями, тільки одна станція в будь-який момент часу має право передавати дані. Таким чином, повинний існувати метод визначення того, яка станція має право передавати дані в кожен конкретний момент часу. Відповідно до цих вимог були створені методи контролю доступу до середовища передачі, що ми оглядово розглянули в розділі "Процес обміну даними".
Найбільше часто використовуваним при організації топології логічної шини методом контролю доступу до середовища передачі є CSMA/CD - метод прослуховування несучої, з організацією множинного доступу і виявленням колізії: (Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection). Цей метод доступу дуже схожий на розмову декількох людей в одній кімнаті. Для того, щоб не заважати один одному, у будь-який момент часу говорить тільки одна людина, а всі інші слухають. А починати говорити хто-небудь може тільки, переконавши в тім, що в кімнаті запанувало мовчання. Точно в такий же спосіб працює і мережа. Коли яка-небудь станція збирається передавати дані, спочатку вона "прослухує" (carrier sense) середовище передачі даних з метою виявлення який-небудь уже передавальної даної станції. Якщо яка-небудь станція в даний момент виконує передачу, то станція чекає закінчення процесу передачі. Коли середовище передачі звільняється, що очікувала станція починає передачу своїх даних. Якщо в цей момент починається передача ще однієї чи декількома станціями теж очікували звільнення середовища передачі, то виникає "колізія" (collision). Усі передавальні станції виявляють колізію і посилають спеціальний сигнал що інформує усі станції мережі про виникнення колізії. Після цього всі станції замовкають на випадковий проміжок часу перед повторною спробою передачі даних. Після цей алгоритм роботи починається спочатку.
Мережа, що базується на топології логічної шини, може також використовувати і технологію "передачі маркера" (token passing) для контролю доступу до середовища передачі даних. При використанні цього методу контролю кожної станції призначається порядковий номер що вказує черговість у передачі даних. Після передачі даних станцією з максимальним номером, черга повертається до першої станції. Порядкові номери, призначувані станціям, можуть не відповідати реальної послідовності фізичного підключення станцій до середовища передачі даних. Для контролю того, яка станція в сучасний момент часу має право передати дані, використовується контрольний кадр даних, називаний "маркером доступу". Цей маркер передається від станції до станції в послідовності, що відповідає їхнім порядковим номерам. Станція, що одержала маркер, має право передати свої дані. Однак, кожна передавальна станція обмежена часом, протягом якого їй дозволяється передавати дані. По закінченні цього часу станція зобов'язана передати маркер наступної станції.
Робота такої мережі починається з того, що перша станція, що має маркер доступу, передає свої дані й одержує на них відповіді протягом обмеженого проміжку часу (time slot). Якщо станція завершує обмін даними раніше закінчення виділеного їй часу, він просто передає маркер станції з наступним порядковим номером. Далі процес повторюється. Такий послідовний процес передачі маркера продовжується безупинно, надаючи можливість кожної станції через строго визначений проміжок часу одержати можливість передати дані.
Мережа Ethernet
на базе тонкого коаксіального
кабелю (фізична шина, логічна шина)
Мал.. 6
мережа
Мережа 10 Base
- T (фізична
зірка, логічна шина)
Мал. 7
Передавальна станція
Топологія "логічної шини" базується на використанні топологий "фізична шина" і "фізична зірка". Метод контролю доступу і типи фізичних топологий вибираються в залежності від вимог до проектованої мережі. Наприклад, кожна з мереж: Ethernet, 10Base-T Ethernet і ARCnet® використовують топологію "логічна шина". Кабелі в мережах Ethernet (тонкий коаксіальний кабель) підключаються з використанням топології "фізична шина", а мережі 10Base-T Ethernet і ARCnet базуються на топології "фізична зірка". Разом з тим, мережі Ethernet (фізична шина) і 10Base-T Ethernet (фізична зірка) використовують CSMA/CD як метод контролю доступу до середовища передачі даних, а в ARCnet (фізична зірка) застосовується маркер доступу.
На першому малюнку показана мережа Ethernet (фізична шина, логічна шина), а на другому проілюстрована мережа 10Base-T Ethernet (фізична зірка, логічна шина). На обох малюнках зверніть увагу на те, що сигнал (показаний стрільцями) виходить від однієї ( що передає в даний момент) станції і поширюється у всіх напрямках існуючої середовища передачі.