1.4. Принципи структурної організації комп'ютерних мереж
Структурна організація комп'ютерної мережі визначається:
1) складом вузлів (номенклатура і кількість мережевих пристроїв, комп'ютерів і терміналів) і топологією мережі передачі даних;
2) продуктивністю вузлів обробки і передачі даних і пропускною здатністю каналів зв'язку.
Однією з найважливіших складових структурної організації комп'ютерної мережі є її топологія, що робить істотний вплив, як на якість передачі, так і на ефективність обробки даних.
Нижче розглядаються типові топології, що використовуються при побудові комп'ютерних мереж, і проводиться їх порівняльний аналіз.
1.4.1. Мережеві топології
Різноманіття типів комп'ютерних мереж обумовлює різноманіття топологій, що забезпечують виконання заданих вимог до якості їх функціонування. В сучасних комп'ютерних мережах найпоширенішими є такі топології (рис. 1.25):
а) «Загальна шина»;
б) «Дерево»;
в) «Зірка (вузлова)»;
г) «Кільце»;
д) «Повнозв'язна»;
е) «Багатозв'язна (коміркова)»;
ж) «Змішана».
Слід розрізняти фізичну і логічну топологію мережі.
Фізична (структурна) топологія відображає структурну взаємозв'язок вузлів мережі.
Логічна (функціональна) топологія визначається функціональної взаємозв'язком вузлів мережі, тобто відображає послідовність передачі даних між вузлами мережі.
Фізична і логічна топології мережі, як ми побачимо нижче, можуть розрізнятися.
Топологія «загальна шина» (рис. 1.25, а), являє собою кабель, званий шиною або магістраллю, до якого приєднані комп'ютери мережі. Дані, що передаються будь-яким комп'ютером, займають шину на весь час передачі, при цьому інші комп'ютери, що мають дані для передачі, повинні чекати звільнення загальної шини. Таким чином, у кожний момент часу передавати дані може тільки один комп'ютер мережі, і пропускна здатність загальної шини деяким чином розподіляється між усіма комп'ютерами. Основною перевагою топології «загальна шина» є простота структурної та функціональної організації і, як наслідок, дешевизна, що робить її найбільш привабливою для локальних мереж. Недолік цієї топології полягає в низькій надійності мережі - вихід з ладу загальної шини призводить до повної зупинки мережі.
Топологія «дерево» (рис. 1.25, б) формується за принципом «мінімуму сумарної довжини зв'язків між вузлами мережі» і є основою для побудови ієрархічних мереж. В таких мережах для передачі даних існує тільки один шлях між двома будь-якими вузлами, що робить процедуру маршрутизації тривіальною.
Топологія «зірка» (рис. 1.25, в) містить один центральний вузол, до якого приєднуються всі інші вузли мережі. В якості центрального вузла може виступати потужний комп'ютер, до якого приєднані менш потужні периферійні комп'ютери. В цьому випадку центральний комп'ютер може надавати свої ресурси (файли, дисковий простір, ресурси процесора) периферійним комп'ютерам, або виконувати функціїмаршрутизатора при обміні даними між комп'ютерами мережі. Можлива й інша організація топології «зірка», коли в якості центрального вузла використовується мережевий пристрій (наприклад, концентратор або комутатор), за допомогою якого всі комп'ютери пов'язані в єдину мережу і який забезпечує тільки обмін даними між комп'ютерами. Якщо у якості центрального вузла мережі використовується концентратор, то логічна топологія мережі може бути як «зірка», так і «загальна шина».
|
В
В
В
В
В |
а) Загальна шина |
б) Дерево |
В
В
В
В
В |
В
В
В
В
В |
в) Зірка |
г) Кільце |
В
В
В
В
В |
В
В
В
В
В |
д) Повнозв’язана |
е) Багатозв’язана |
1.25
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В |
|
ж) Змішана |
|
В топології «кільце» кожен вузол пов'язаний з двома іншими вузлами так, як це показано на рис.1.25, г, при цьому дані, передані будь-яким вузлом, пройшовши через усі інші вузли мережі, можуть повернутися у вихідний вузол. Основною перевагою цієї топології в порівнянні з розглянутими вище топологіями є можливість передачі даних у двох напрямах, тобто наявність в кожному вузлі альтернативного шляху, по якому можуть бути передані дані при відмові основного шляху. При цьому вартість мережі при невеликій кількості вузлів порівнянна з вартістю мереж з топологіями «зірка» і «дерево». Однак зі збільшенням кількості вузлів в мережі вартість може виявитися значною.
Топологія «повнозв'язна» (рис. 1.25, д) формується за принципом «кожен з кожним», тобто кожен вузол мережі має зв'язок з усіма іншими вузлами. Така топологія є найбільш ефективною за всіма основними показниками якості функціонування: надійності, продуктивності і т.д., але через велику вартість практично не використовується.
Топологія «багатозв'язна» або «коміркова» (рис. 1.25, е) є топологію довільного виду, яка формується за принципом «кожен вузол мережі пов'язаний з не менш як двома іншими вузлами», тобто для кожного вузла мережі завжди повинен бути хоча б один альтернативний шлях. Така топологія може бути отримана шляхом видалення з повнозв'язної топології деяких каналів зв'язку (наприклад, що не використовуються для передачі даних або мало завантажених), що в багатьох випадках істотно знижує вартість мережі.
Топологія «змішана» являє собою будь-яку комбінацію розглянутих вище топологій і утворюється зазвичай при об'єднанні кількох локальних мереж, наприклад, так, як це показано на рис.1.25, ж, де 3 мережі з топологією «зірка» пов'язані в мережу з топологією «кільце».