Лекции / Топологии каналов связи ВС

Топологии каналов связи вычислительной сети

1.Топология типа “звезда”

Концепция топологии каналов связи вычислительной сети в виде «звезды» пришла из области больших ЭВМ, в которых головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный вычислительный узел вычислительной сети.

П ропускная способность каналов сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Столкновений при этом не возникает, кабельное соединение довольно простое, т.к. каждая рабочая станция связана с узлом непосредственно.

Затраты на прокладку кабеля высокие, особенно когда центральный узел расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительной сети не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи, т.к. к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология «звезда» более быстродействующая из всех топологий, т.к. передача данных между рабочими станциями проходит через его центральный узел при его высокой производительности по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запроса информации от одной станции к другой невысокая, по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность, в первую очередь, зависит от центрального файлового сервера. Однако, он может быть узким местом вычислительной сети, т.к. в случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети. Центральный узел управления (файловый сервер) может реализовывать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации, т.к. вся вычислительная сеть управляется из ее центра.

2.Топология типа “кольцо”

При кольцевой топологии каналов связи рабочие станции связаны одна с другой по кругу. при этом последняя рабочая станция связана с первой и коммутационная связь замыкается в кольцо.

Прокладка кабеля от одной станции к другой может быть сложной и дорогостоящей, особенно если рабочие станции расположены далеко от конца, например в линии. Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, т.к. большинство сообщений можно отправлять по кабельной системе одно за другим. Также просто реализуется и кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций в вычислительной системе.

Н едостаток заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации и в случае выхода из строя одной из них вся сеть парализуется. Неисправности кабельного соединения легко локализуются. Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, т.к. во время установки кольцо должно быть разомкнуто.

Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, т.к. определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть.

С труктурная схема физически монтируется как соединение звездных топологий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (концентраторов). В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабочими станциями применяют активные и пассивные концентраторы.

Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством максимум на 3 рабочие станции.

Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети происходит также как и в обычной кольцевой цепи. Здесь каждой рабочей станции приписывается соответствующий ей адрес, по которому передается управление от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему. Разрыв соединения происходит только для ниже расположенного ближайшего узла вычислительной сети, так что в редких случаях может нарушаться работа всей сети.

3. Шинная топология

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах.

Р абочие станции в любое время без прерывания работы всей вычислительной сети могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции. Выключение и особенно подключение в такой сети требует разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы. В шинной топологии каналов связи часто используют временной метод разделения информации, когда в отдельные моменты времени каждой станции предоставляется исключительное право пользования каналом передачи данных. Поэтому по мере увеличения числа рабочих станций требования к пропускной способности вычислительной сети снижаются. Если одна из станций выйдет из строя, то на работе остальных это не скажется (трудности могут возникнуть лишь при обрыве кабеля).

4. Комбинированная топология (древовидная структура)

Наряду с известными топологиями каналов связи ВС( кольцо, звезда и шины) на практике применяется и комбинированная топология, например древовидная структура. Она образуется в основном в виде комбинация вышеназванных топологий каналов связи ВС.

Основание ВС располагается в точке, где собираются коммуникационные линии информации.

Комбинированная топология применяется там, где невозможно применения базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций применяют адаптерные платы с сетевыми усилителями или коммутаторы. Коммутатор, обладающий функциями усилителя, называют активным концентратором. На практике они бывают двух разновидностей:

• на 8 линий

• на 16 линий

Устройства, к которым можно подсоединить максимум 3 станции называются пассивными концентраторами. Их обычно используют как разветвитель, и он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для его подключения является то, что максимальное расстояние до РС не должно превышать нескольких десятков метров.