Сетевые топологии. Адресация в сетях

Топология компьютерной сети отражает структуру связей между ее основными функциональными элементами.

С точки зрения теории графов определение топологии звучит так: топология вычислительной сети – это тип графа, вершины которого соответствуют компьютеры сети (иногда и другое оборудование), а ребрам – физические связи между ними.

В зависимости от рассматриваемых компонентов, принято различать физическую и логическую структуры (топологии) локальных сетей:

• Физическая   структура   определяет   топологию физических соединений между компьютерами.

• Логическая структура     определяет     логическую     организацию взаимодействия компьютеров между собой. Дополняя друг друга, физическая и логическая структуры дают более полное представление о компьютерной сети.

Сетевая топология может быть:

• физической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети.

• логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.

• информационной — описывает направление потоков информации, передаваемых по сети.

• управления обменом — это принцип передачи права на пользование сетью.

Типы топологий

Полносвязная топология (решетка)

Полносвязная топология (решетка) соответствует сети, в которой каждый компьютер (хост) связан со всеми остальными (полный граф с любым количеством узлов, более трех). Метод логически прост, но громоздок – каждый узел сети должен иметь большое количество коммутационных портов и для каждой пары компьютеров должна быть электрическая линия связи. Используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях.

Зарисуйте сеть с полносвязной топологией (решеткой), состоящей из восьми хостов.

Ячеистая топология (mesh topology)

Ячеистая топология — базовая полносвязная топология, в которой каждая рабочая станция сети соединяется со всеми другими рабочими станциями этой же сети.

Получается из полносвязной путем удаления некоторых связей (тех, которые используются с наименьшей степенью интенсивности). Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и переизбыточным расходом кабеля. Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с другими компьютерами. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя компьютерами.

Зарисуйте сеть с ячеистой топологией, состоящей из семи хостов.

Топология «общая шина» (bus topology)

Добавьте к изображенной выше схеме еще один сегмент с четырьмя компьютерами, используя двухпортовый концентратор (повторитель).

Топология общая шина предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети (электрическое последовательное соединение).

Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет — кому адресовано сообщение (по аппаратному адресу) и если ей, то обрабатывает его. Шина самой своей структурой допускает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, потому что линия связи единственная (разделяемая). В противном случае переданная информация будет искажаться в результате наложения (конфликта, коллизии). Таким образом, в шине реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно).

Добавление новых абонентов в шину достаточно простое и обычно возможно даже во время работы сети. Из-за особенности распространения электрических сигналов по длинным линиям связи необходимо предусматривать включение на концах шины специальных устройств — терминаторов. Без включения терминаторов сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной.

Поиск неисправности в сети затруднен. Любой отказ сетевого оборудования в шине очень трудно локализовать, потому что все адаптеры включены параллельно, и понять, который из них вышел из строя, не так-то просто.

При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину связи между узлами, в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами — повторителями, концентраторами или хабами. Примерами использования топологии общая шина является сеть 10BASE5 (соединение ПК толстым коаксиальным кабелем) и 10BASE2 (соединение ПК тонким коаксиальным кабелем).