1. 5. Базовые топологии сетей
Термин топология сетей характеризует физическое расположение компьютеров, узлов коммутации и каналов связи в сети.
Все сети строятся на основе трех базовых топологий [1]:
-
звезда (star),
-
кольцо (ring),
-
шина (bus).
Топология звезда характерна тем, что в ней все узлы соединены с одним центральным узлом (рис. 1.1).
Подобная структура экономична и удобна в отношении организации управления взаимодействия компьютеров (абонентов). Звездообразную сеть легко расширить, поскольку для добавления нового компьютера нужен только один новый канал связи. Существенным недостатком звездообразной топологии является низкая надежность: при отказе центрального узла выходит из строя вся сеть.
В топологии кольцо компьютеры подключаются к повторителям (репитерам) сигналов, связанных в однонаправленное кольцо (рис.1.2).
Рис.1.2. Кольцевая топология сети
По методу доступа к каналу связи (среде передачи данных) различают два основных типа кольцевых сетей: маркерное и тактированное кольца.
В маркерных кольцевых сетях по кольцу передается специальный управляющий маркер (метка), разрешающий передачу сообщений из компьютера, который им «владеет». Если компьютер получил маркер и у него есть сообщение для передачи, то он «захватывает» маркер и передает сообщение в кольцо. Данные проходят через все повторители, пока не окажутся на том повторителе, к которому подключен компьютер с адресом, указанным в Данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть. При отсутствии у компьютера сообщения для передачи он пропускает движущийся по кольцу маркер.
В тактированном кольце по сети непрерывно вращается замкнутая последовательность тактов - специально закодированных Интервалов фиксированной длины. В каждом такте имеется бит-указатель занятости. Свободные такты могут заполняться передаваемыми сообщениями по мере необходимости либо за каждым узлом могут закрепляться определенные такты.
Достоинством кольцевых сетей считаются равенство компьютеров по доступу к сети и высокая расширяемость. К недостаткам можно отнести выход из строя всей сети при выходе из строя одного повторителя и остановку работы сети при изменении ее конфигурации.
В топологии шина все компьютеры подключены к единому каналу связи с помощью трансиверов (приемо-передатчиков) (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Шинная топология сети
Канал оканчивается с двух сторон пассивными терминаторами, поглощающими передаваемые сигналы. Данные от передающего компьютера направляются всем компьютерам сети, однако воспринимаются только тем компьютером, адрес которого указан в передаваемом сообщении. Причем в каждый момент только один компьютер может вести передачу.
Рис.1.4. Топология звезда-шина
Шина - пассивная топология. Это означает, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому если один компьютер выйдет из строя, это не скажется на работе остальных, что является достоинством шинной топологии.
В активных, топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети (как повторители компьютеров в кольцевой топологии). Другие достоинства «шины» - высокая расширяемость и экономичность в организации каналов связи.
К недостаткам шинной организации сети относится уменьшение пропускной способности сети при значительных трафиках (трафик – это объем передаваемых данных).
В настоящее время часто используются топологии, комбинирующие базовые: звезда - шина, звезда - кольцо.
Топология «звезда - шина» чаще всего выглядит как объединение с помощью магистральной «шины» нескольких звездообразных сетей (рис.1.4).
При топологии «звезда - кольцо» несколько звездообразных сетей соединяются своими центральными узлами коммутации в кольцо (рис.1.5).
Рис.1.5. Топология «звезда-кольцо»
Понятие «открытая система». Модель OSI, как это следует из ее названия (Open System Interconnection), описывает взаимосвязи открытых систем.
В широком смысле открытой системой может быть названа любая система (компьютер, вычислительная сеть, ОС, программный пакет, другие аппаратные и программные продукты), которая построена в соответствии с открытыми спецификациями.
Под термином «спецификация» (в вычислительной технике) понимают формализованное описание аппаратных или программных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, ограничений и особых характеристик.
Использование при разработке систем открытых спецификаций позволяет третьим сторонам разрабатывать для этих систем различные аппаратные или программные средства расширения и модификации, а также создавать программно-аппаратные комплексы из продуктов разных производителей.
Модель OSI касается только одного аспекта открытости, а именно открытости средств взаимодействия устройств, связанных в вычислительную сеть. Здесь под открытой системой понимается сетевое устройство, готовое взаимодействовать с другими сетевыми устройствами с использованием стандартных правил, определяющих формат, содержание и значение принимаемых и отправляемых сообщений.
Если две сети построены с соблюдением принципов открытости, то это дает следующие преимущества:
-
возможность построения сети из аппаратных и программных средств различных производителей, придерживающихся одного и того же стандарта;
-
возможность безболезненной замены отдельных компонентов сети другими, более совершенными, что позволяет сети развиваться с минимальными затратами;
-
возможность легкого сопряжения одной сети с другой;
-
простота освоения и обслуживания сети.
Ярким примером открытой системы является международная сеть Internet.