3.1 Топологія шина
Топологія шина (або, як її ще називають, загальна шина) самою своєю структурою припускає ідентичність мережного встаткування комп'ютерів, а також рівноправність всіх абонентів по доступі до мережі. Комп'ютери в шині можуть передавати інформацію тільки по черзі, тому що лінія зв'язку в цьому випадку єдина. Якщо кілька комп'ютерів будуть передавати інформацію одночасно, вона спотвориться в результаті накладення (конфлікту, колізії). У шині завжди реалізується режим так званого напівдуплексного (half duplex) обміну (в обох напрямках, але по черзі, а не одночасно).
У топології шина відсутня явно виражені центральні абоненти, через якиі передається вся інформація, це збільшує її надійність (адже при відмові центра перестає функціонувати вся керована ним система). Додавання нових абонентів в шину досить просте й зазвичай можливе навіть під час роботи мережі. У більшості випадків при використанні шини потрібне мінімальна кількість сполучного кабелю в порівнянні з іншими топологіями.
Оскільки центральний абонент відсутній, дозвіл можливих конфліктів у цьому випадку лягає на мережне встаткування кожного окремого абонента. У зв'язку із цим мережна апаратура при топології шина складніша, ніж при інших топологіях. Проте через широке поширення мереж з топологією шина (насамперед найбільш популярна мережа Ethernet) вартість мережного встаткування не занадто висока.
Рис. 1.9. Обрив кабелю в мережі з топологією шина
Важлива перевага шини полягає в тому, що при відмові кожного з комп'ютерів мережі, справні машини зможуть нормально продовжувати обмін.
Здавалося б, при обриві кабелю виходять дві цілком працездатні шини (рис. 1.9). Однак треба враховувати, що через особливості поширення електричних сигналів по довгих лініях зв'язку необхідно передбачати включення на кінцях шини спеціальних пристроїв погодження - термінаторів, показаних рис. 1.5 і 1.9 у вигляді прямокутників. Без включення термінаторів сигнал відбивається від кінця лінії й спотворюється так, що зв'язок по мережі стає неможливим. У випадку розриву або ушкодження кабелю порушується узгодження лінії зв'язку, і припиняється обмін навіть між тими комп'ютерами, які залишилися з'єднаними між собою. Докладніше про узгодження буде викладено в спеціальному розділі курсу. Коротке замикання в будь-якій точці кабелю шини виводить із ладу всю мережу.
Відмова мережного встаткування будь-якого абонента в шині може вивести з ладу всю мережу. До того ж таку відмову досить важко локалізувати, оскільки всі абоненти включені паралельно, і зрозуміти, який з них вийшов з ладу, неможливо.
При проходженні по лінії зв'язку мережі з топологією шина інформаційні сигнали послабляються й ніяк не відновлюються, що накладає тверді обмеження на сумарну довжину ліній зв'язку. Причому кожен абонент може одержувати з мережі сигнали різного рівня залежно від відстані до передавального абонента. Це висуває додаткові вимоги до прийомних вузлів мережного встаткування.
Якщо прийняти, що сигнал у кабелі мережі послабляється до гранично припустимого рівня на довжині Lгр, те повна довжина шини не може перевищувати величини Lгр. У цьому випадку шина забезпечує найменшу довжину в порівнянні з іншими базовими топологіями.
Для збільшення довжини мережі з топологією шина часто використають кілька сегментів (частин мережі, кожний з яких являє собою шину), з'єднаних між собою за допомогою спеціальних підсилювачів і відновлювачів сигналів - репітерів або повторювачів (на рис. 1.10 показано з'єднання двох сегментів, гранична довжина мережі в цьому випадку зростає до 2 Lгр, тому що кожний із сегментів може бути довжиною Lгр). Однак таке нарощування довжини мережі не може тривати нескінченно. Обмеження на довжину пов'язані з кінцевою швидкістю поширення сигналів по лініях зв'язку.
Рис. 1.10. З'єднання сегментів мережі типу шина за допомогою репітера