Важную роль в архитектуре компьютерной сети играют топологии сети.
Под топологией вычислительной сети понимается изображение сети в виде графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети, а ребрам – физические связи между ними.
Существуют четыре основные топологии: шина (Bus), кольцо (Ring), звезда (Star) и ячеистая топология (Mesh). Другие виды топологий являются комбинаций основных типов. На рис. 6.1 приведены варианты топологий сетей.
Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от конфигурации логических связей между узлами.
Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети и образуются путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования. Выбор топологии существенно влияет на многие характеристики сети.
Шинная топология представляет собой наиболее простой способ установки сети. Она требует меньше оборудования, кабелей, времени на настройку, чем другие топологии. Физическая среда передачи состоит из единственного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. Недостатками являются подключение небольшого числа рабочих станций (не более 15) и полное прекращение работы сети при повреждении общего кабеля.
Кольцевая топология представляет собой непрерывную магистраль для передачи данных, не имеющую логической начальной или конечной точек. Каждый компьютер является частью кольца и получая данные, адресованные другому компьютеру, пересылает их по назначению. По сравнению с шинной топологией кольцевая обеспечивает более высокую скорость передачи пакетов, она более надежна и позволяет подключать к сети значительное число рабочих станций. Однако кольцевая технология дороже шинной, добавление или удаление из кольца узлов невозможно без временной остановки сети.
В топологии «звезда» все рабочие станции сети соединены друг с другом с помощью центрального коммутирующего устройства. Все данные, которые посылаются с рабочей станции, направляются на центральное устройство, пересылающее передаваемый кадр в направлении адресата. Основным преимуществом топологии «звезда» является обеспечение работоспособности сети, при выходе из строя отдельных рабочих станций и их соединений. В сетях с такой топологией проще обнаружить и устранить неисправности, связанные с работой отдельных узлов сети и каналов передачи, наращивать масштаб сети за счет добавления новых компьютеров и менять их месторасположение. К недостаткам топологии следует отнести большой расход кабеля.
Ячеистая топология предполагает, что любой узел сети располагает не менее чем двумя физическими связями с другими узлами. Данная топология обоснована в своем применении в неблагоприятных условиях агрессивной окружающей среды при достаточно большой вероятности разрыва сетевых соединений. Если одна из связей доступа к узлу будет нарушена, то всегда, в качестве альтернативной связи, будет существовать еще одна.
Смешанная топология при соединении между собой отдельных ранее существовавших сетей с разными топологиями.
Полносвязная топология характерна для глобальных сетей, где часто в отдельных сегментах сети используется связь между узлами по принципу «каждый с каждым». Под сегментом сети понимается часть сети с общим пространством доступа к среде передачи данных.
В качестве современных технологий построения и функционирования компьютерных сетей используются следующие:
• технология X.25 является одной из самых распространенных, за счет возможности работы на ненадежных линиях передачи данных благодаря использованию протоколов с установленным соединением и коррекцией ошибок на канальном и сетевом уровнях открытой модели OSI;
• технология Frame Relay (ретрансляция кадров) предназначена для передачи информации с неравномерным потоком. Поэтому чаще используется при передаче цифровых данных между отдельными локальными сетями или сегментами территориальных или глобальных сетей. Технология не позволяет передавать речь, видео или другую мультимедиа-информацию.
• ISDN (Integrated Servises Digital Network – цифровая сеть с интеграцией услуг), позволяющая осуществить одновременную передачу данных, речи и мультимедиа-информацию;
• ATM (Asynchronous Transfer Mode – асинхронный режим передачи) технология расширяет возможности сетей ISDN по передачи мультимедиа-данных за счет повышения скорости передачи до 2,5 Гбит/с.;
• VPN (Virtual Private Network – виртуальная частная сеть) технология организации частной сети, функционирующей как туннель через большую сеть, например Интернет. Сеть VPN доступна только авторизованным клиентам и удовлетворяет требованиям передачи конфиденциальных данных.