1.3.Базовые топологии сетей
Топологией сети называют конфигурацию графа, вершины которого соответствуют узлам сети и коммуникационному оборудованию, а дуги – связям между ними. Связи могут быть:
индивидуальными (двухточечными) – используются всего двумя узлами;
разделяемыми – используются несколькими узлами. При этом одновременно по такой линии могут передаваться данные только от одного узла и поэтому необходимо использовать специальные методы разграничения доступа узлов к линии.
Различают два вида топологий: физическую и логическую. Физическая топология определяется графом, дуги которого соответствуют физическим связям между узлами. Логическая топология определяется графом, дуги которого определяют логические связи (т.е. маршруты передачи информации) в сети. В общем случае эти графы могут не совпадать.
Определены следующие стандартные топологии:
Полносвязная – каждый узел сети связан со всеми другими узлами. Обеспечивается максимальная надежность, но при этом наблюдается очень высокая избыточность и низкая эффективность. Такая топология используется очень редко – только в глобальных сетях при малом числе узлов.
Ячеистая – каждый узел сети связан с несколькими (но не всеми) узлами. Получается из полносвязной путем удаления некоторых связей. При этом непосредственно связаны узлы, между которыми происходит интенсивный обмен данными, остальные узлы обмениваются информацией транзитом через другие узлы. Преимуществом такой топологии является наличие резервных связей, что обеспечивает высокую надежность сети. Ячеистая топология используется в глобальных сетях.
Общая шина – все узлы подключены к одному кабелю, который оканчивается специальными устройствами – терминаторами (необходимыми для гашения отраженных сигналов). Преимуществом такой топологии является простота и дешевизна использующих ее сетей. Однако надежность сетей с такой топологией мала – выход из строя кабеля в любом месте приводит к неработоспособности всей сети.
Звезда – все узлы соединены индивидуальными линиями связи с центральным узлом. Эта топология характеризуется высокой надежностью (выход из строя любого отрезка кабеля не влияет на работоспособность всей сети – отключается лишь соответствующий узел), однако это более дорогостоящее решение, а увеличение количества подключаемых узлов может сдерживаться характеристиками центрального узла (например, количеством свободных портов).
Кольцо – все узлы связаны между собой последовательно в замкнутый контур. Информация передается в одном направлении. Преимуществом такой топологии является наличие обратной связи – узел, отправляющий информацию в конечном итоге ее и получит и может проконтролировать качество передачи, недостаток – необходимость специальных мер обеспечения целостности сети при отключении узлов.
Рис. 1. Типовые топологии сетей: a) полносвязная; b) ячеистая; c) звезда; d) общая шина; e) кольцо.
Приведенные выше топологии являются типовыми. Последние три используются в основном в небольших локальных сетях. При построении больших сетей используют смешанные топологии, например иерархическую звезду или многосвязную топологию, в узлах которой располагаются сети с одной из перечисленных выше топологий.