1.4 Сетевые топологии и методы доступа к среде передачи дан­ных

Топология сети характеризует взаимосвязи и пространственное распо­ложение друг относительно друга компонентов сети - сетевых компьютеров (хостов), рабочих станций, кабелей и других активных и пассивных устройств. Топология влияет на:

• состав и характеристики оборудования сети;

• возможности расширения сети;

• способ управления сетью.

Все сети строятся на основе трех базовых топологий:

• шина (bus);

• звезда (star);

• кольцо (ring).

Метод доступа к среде передачи данных определяет, каким образом раз­деляемый ресурс - сетевой кабель - предоставляется узлам сети для осуще­ствления актов передачи данных. Основные методы доступа к среде передачи данных:

• состязательный метод (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий - CSMA/CD);

• с передачей маркера;

• по приоритету запроса.

1.4.1 Шинная топология

При помощи кабеля каждая рабочая станция соеди­няется с другими рабочими станциями и с файловым сервером. Кабель прохо­дит от узла к узлу, последовательно соединяя все рабочие станции и все файло­вые серверы. На каждом конце ка­беля подключается согласующая нагрузка (терминатор) для исключения эхоотражений (рисунок 12).

Рисунок 12 – Шинная топология

Шинная топология использует состязательный метод доступа. Это означает, что информацию принимает только тот компь­ютер, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в пе­редаваемых сигналах. Остальные компьютеры отбрасывают сообщение. Перед передачей данных компьютер должен ожидать освобождения шины. В каждый момент времени отправлять сообщение может только один компьютер, поэтому число подключенных к сети машин значительно влияет на ее быстродействие.

Преимущества шинной топологии:

• надежно работает в небольших сетях, проста в использовании;

• требует меньше кабеля для соединения компьютеров и потому дешевле, чем другие схемы соединении;

• легко расширяется за счет состыковки кабельных сегментов и использования повторителей.

Недостатки шинной топологии:

• интенсивный сетевой трафик снижает производительность сети. При большом числе компьютеров в сети станции часто прерывают друг друга, и не­малая часть полосы пропускания теряется понапрасну. При добавлении компьютеров к сети резко падает производительность;

• цилиндрические соединители ослабляют электрический сигнал, и большое их число вызывает нарушения в передаче информации по шине;

• разрыв кабеля или неправильное функционирование одной из станций мо­жет привести к нарушению работоспособности всей сети. Сеть трудно диаг­ностировать.

1.4.2 Звездообразная топология

Каждый компью­тер в сети с топологией типа “звезда” (“star”) взаимодействует с центральным концентратором (hub – устройство для повторения сетевых сигналов) (рисунок 13).

Рисунок 13 – Топология “звезда”

Hub - устройство множественного доступа, выполняющее роль центральной точки.

В звездообразной сети используется со­стязательный метод доступа к среде - кон­центратор (хаб) передает сообщение всем компьютерам. В звездообразной сети с коммутацией коммутатор передает сооб­щение только компьютеру-адресату.

Активный концентратор регенери­рует электрический сигнал и посылает его всем подключенным компьютерам. Такой тип концентратора часто называют многопортовым повторителем (multiport repeater). Для работы активных концентраторов и коммутаторов требуется пи­тание от сети. Пассивные концентраторы, например, коммутационная кабель­ная панель или коммутационный блок, действуют как точка соединения, не усиливая и не регенерируя сигнал. Элек­тропитания пассивные концентраторы не требуют.

Гибридный концентратор позволяет использовать в одной звездообразной сети разные типы кабелей. Расширить звездо­образную сеть можно путем подключения вместо одного из компьютеров еще одного концентратора и подсоединения к нему дополнительных станций, в результате чего получается гибридно-звездообразная сеть (рисунок 14).

Рисунок 14 – Гибридно-звездообразная топология

Преимущества топологии "звезда "(Ethernet 10BaseT, 100BaseT):

Центральный концентратор звездообразной сети удобно использовать для диагностики. Интеллектуальные концентраторы (устройства с микро­процессорами, добавленными для повторения сетевых сигналов) обеспечи­вают также измерение параметров (мониторинг) и управление сетью. Отказ одного компьютера не обязательно приводит к остановке всей сети. Концентратор способен выявлять отказы и изолировать такую машину или сетевой кабель, что позволяет остальной сети продолжать работу. В одной сети допускается применение нескольких типов кабелей (если их позволяет использовать концентратор).

Недостатки сети со звездообразной топологией:

• при отказе центрального концентратора вся сеть становится неработоспо­собной;

• все компьютеры должны соединяться с центральной точкой, это увеличива­ет расход кабеля, следовательно, такие сети обходятся дороже, чем сети с иной топологией.