5.Топология сетей

Термин «топология» происходит от греческого слова topos, что в переводе означает «место». Определений топологии сети существует много, одно из самых распространенных является следующее определение: топология сети – это способ организации физических связей компьютеров и сетевых компонент. Но существует еще ряд определений, которые также являются достоверными, например топология сети – это физическая или электрическая конфигурация кабельного хозяйства и соединений сети, или топология сети – это скелет сети.

Существует несколько стандартных топологий сети: шина (Bus), звезда (Star), кольцо (Ring).

Сетевая топология «Шина». Это самая простая топология. В данной топологии все компьютеры подключаются к одному кабелю (рис.  7 .2).

В шинной топологии для соединения компьютеров используется один кабель, называемый магистралью или сегментом сети. По концам магистрали устанавливаются терминаторы. Терминатор – это устройство гасящее сигнал. Установка терминаторов по концам обязательна, так как сигнал достигнув конца кабеля отражается и происходит наложение сигнала, а как следствие ослабление и искажение сигнала.

Нарушение общего кабеля или любого из двух терминаторов приводит к выходу из строя участка сети между этими терминаторами. Отключение любого из подключенных устройств на работу сети никакого влияния не оказывает.

В сети с данной топологией в каждый момент времени передачу может вести только один компьютер, поэтому производительность такой сети зависит от количества компьютеров, подключенных к шине, чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть.

рис. 7.2

На быстродействие сети также влияют следующие факторы:

• тип аппаратного обеспечения;

• частота передачи данных;

• тип сетевых приложений;

• тип сетевого кабеля;

• расстояние между компьютерами.

Таким образом, можно выделить преимущества и недостатки шинной топологии. Преимущества:

• легкость подключения новых узлов и их доступность;

• простота реализации широковещательной передачи;

• приспособленность к передаче сообщений с резкими колебаниями интенсивности потока сообщений.

Недостатки:

• среда передачи пассивна, поэтому необходимо усиление сигналов;

• затруднена защита информации, т.к. можно легко подсоединиться к сети;

• при большом количестве узлов возможно резкое снижение пропускной способности.

Сетевая топология "Звезда". Каждый компьютер или сетевое устройство подключено отдельным проводом к отдельному порту устройства, называемого концентратором или повторителем (репитер), или хабом (Hub) (рис. 7 .3).

Репитер – это устройство, физически расположенное в сети, с двумя или более портами, при этом оно получив данные на одном из портов, немедленно перенаправить их на другие порты.

Хаб (Hub) или концентратор - это многопортовый репитер.

рис. 7.3

Концентраторы могут быть как активные, так и пассивные. Если между устройством и концентратором происходит разрыв соединения, то вся остальная сеть продолжает работать. При выходе из строя концентратора сеть перестанет работать.

Данная сетевая топология наиболее удобна при поиске повреждений сетевых элементов: кабеля, сетевых адаптеров или разъемов. При добавлении новых устройств топология "Звезда" также удобней по сравнению с топологией «Шина».

Можно выделить преимущества и недостатки топологии «Звезда». Преимущества:

• высокий уровень защиты в центральном узле;

• простая адресация, контролируемая центральным узлом;

• упрощен поиск неисправностей.

Недостатки:

• зависимость сети от надежности центрального узла;

• сложность центрального узла, на который возложено большинство сетевых функций.

Сетевая топология "Кольцо". При такой топологии узлы сети образуют виртуальное кольцо (концы кабеля соединены друг с другом) (рис.  7 .4). Каждый узел сети соединен с двумя соседними. В данной конфигурации сообщения перемещаются по кругу в одном направлении. В топологии «Кольцо» нет выделенного узла, который управляет передачей сообщений.

рис. 7.4

Преимуществом топологии «Кольцо» является ее высокая надежность (за счет избыточности), однако стоимость такой сети достаточно высока за счет расходов на адаптеры, кабели и дополнительные приспособления.

Кроме базовых топологий существуют их комбинации – комбинированные топологии. Чаще всего используются комбинированную топологию: звезда-шина (star-bus) (рис.  7 .5). Звезда-шина – несколько сетей с топологией звезда объединяются при помощи магистральной линейной шины (к концентратору подключены компьютеры, а сами концентраторы соединены шиной). Выход из строя одного компьютера не сказывается на работе всей сети, а сбой в работе концентратора влечет за собой отсоединение от сети только подключенных к нему компьютеров и концентраторов.

рис. 7.5