Под топологией локальных сетей обычно понимают физическое расположение компьютеров в сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи.
Понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых проследить структуру связи не представляется сложным. В глобальных сетях структура связи обычно скрыта от пользователя и, вообще говоря, не очень важна, т.к. каждый сеанс связи может производиться по своему собственному пути.
Топология определяет:
· Требования к оборудованию;
· Тип используемого кабеля;
· Допустимые или наиболее подходящие методы управления обменом;
· Надежность работы;
· Возможность расширения сети.
Существует три возможных базовых топологии:
· Шина (все компьютеры подключаются параллельно к одной линии связи, и информация от одного компьютера передается одновременно всем остальным компьютерам сети);
· Звезда (все периферийные компьютеры присоединяются к одному центральному, причем, каждый из них использует свою отдельную линию связи);
· Кольцо (каждый компьютер передает информацию только одному компьютеру следующему за ним по цепочке, а получает информацию только от предыдущего, причем, эта цепочка замкнута в кольцо);
На практике используют также и комбинации базовых топологий, но в тоже время большинство сетей, ориентированы именно на базовые топологии.
Топология «Шина»
Топология шины, называемая также общей шиной, своей структурой предполагает идентичность сетевого оборудования и равноправия всех абонентов сети. При таком соединении абоненты могут передавать информацию только по очереди, т.к. линия связи только одна, в противном случае передаваемая информация будет искажаться в результате наложения, называемого конфликтом или коллизией. Таким образом, в общей шине реализуется режим полудуплексного обмена информации.
В шинной топологии отсутствует центральный абонент, через которого передается вся информация, что увеличивает надежность сети. Добавление новых абонентов в шину реализуется довольно просто и, как правило, возможно, без прекращения работы сети. В большинстве случаев шинная топология требует минимального, по сравнению с другими топологиями, количества соединительных кабелей. Разрешение возможных конфликтов в сетях с шинной топологией ложиться на сетевое оборудование каждого отдельного абонента, поэтому сетевое оборудование абонентов в сети с шинной топологией получается сложнее, чем при других топологиях. Отказы отдельных компьютеров в сети с шинной топологией не сказываются на работе всей сети, т.к. остальные абоненты могут продолжать нормальный обмен информации. В тоже время обрыв кабеля полностью выводит сеть из строя, т.к. из-за особенностей распространения сигналов по линиям связи необходимо предусматривать применение на концах канала связи специальных согласующих устройств, называемых терминаторами. Без терминаторов сигнал отражается от конца линии, искажаясь при этом, и связь по сети становится невозможной. Т.к. все сетевые адаптеры в общей шине подключены параллельно, любой отказ очень трудно локализовать. При прохождении по линиям связи информационные сигналы в общей шине ослабляются, что накладывает ограничения на суммарную длину линии связи. Из-за этого каждый абонент может получать сигнал разного уровня в зависимости от расстояния до передающего абонента. Для увеличения длины сети с шинной топологией часто используют несколько сегментов, каждый из которых представляет собой шину, соединенных между собой с помощью специальных восстановителей сигналов, называемых репитерами или повторителями. Однако такое наращивание длины сети не может продолжаться до бесконечности, т.к. существует еще и ограничения связанные с конечной скоростью распространения сигнала по линии связи.
Лекция №3 (11 сентября 2008)
Топология «Звезда»
Весь обмен информации производится исключительно через центральный компьютер, на который таким образом ложиться большая нагрузка. Соответственно сетевое оборудование центрального компьютера должно быть существенно более сложным, чем оборудование периферийных абонентов. Все функции по управлению обменом возлагаются на центральный компьютер, т.к. управление сетью полностью централизовано, то возникновение конфликта в сетях с данной топологией не возможно.
Выход из строя периферийных абонентов никаким образом не сказывается на работоспособности оставшейся части сети, но в тоже время любой отказ центрального компьютера приводит к отказу всей сети. Обрыв любого кабеля или возникновение в нем короткого замыкания нарушает обмен только с одним компьютером. В отличие от сетей с шинной топологией на каждой линии связи находятся только два абонента, зачастую для их соединения используются две линии связи, каждая из которых передает информацию только в одном направлении. Это существенно упрощает сетевое оборудование, а также позволяет отказаться от применения терминаторов.
Кроме того в звездообразной топологии проще решается проблема затухания, поскольку, каждый приемник получает сигнал только одного уровня.
Наиболее существенный недостаток топологии «звезда» заключается в жестком ограничении числа абонентов (обычно 8-16 штук).
Такая топология называется также «активной звездой» или «истинной звездой». На ряду с ними существуют также топология «пассивная звезда», которая отличается от активной тем, что вместо центрального компьютера находится концентратор. В такой топологии обмен информации осуществляется по принципу общей шины. Такая топология используется в сетях Ethernet.
Большим достоинством звездообразной топологии является то, что все точки подключения собраны в одном месте. Это позволяет легко контролировать работу сети, локализовать неисправности (путем просто отключения абонентов по одному), а также ограничивать доступ сторонних лиц к важным точкам сети.
Недостатком данной топологии также является больший расход кабеля, чем при других топологиях.
Топология «Кольцо»
В кольцевой топологии на каждой линии связи работает один приемник и один передатчик, что позволяет отказаться от применения терминатора. Важной особенностью кольца является то, что каждый компьютер восстанавливает приходящий к нему сигнал, выполняя тем самым роль репитера, поэтому затухание сигнала на кольце не имеет значение, а важным является только затухание сигнала между соседними компьютерами.
Четко выделенного центра в сети с кольцевой топологии нет.
Однако довольно часто в топологии кольца появляется абонент, который управляет обменом. Наличие такого управляющего абонента снижает надежность сети, т.к. выход из строя такого абонента может сразу же повлечь за собой отказ всей сети. В сети с кольцевой топологией одни абоненты обязательно получают информацию от абонента, ведущего передачу данных раньше, а другие позже. На этой особенности топологии строятся методы управления обменом, предназначенные для кольца. В этих методах право на передачу данных переходит последовательно от одного абонента к следующему за ним по кольцу. Подключение новых абонентов в сеть с кольцевой топологией не составляет проблемы, хотя и требует остановки работы сети. Допустимое количество абонентов в кольце может быть достаточно велико. Кольцевая топология является самой устойчивой к перегрузке и обеспечивает стабильную работу с большими потоками передаваемой по сети информации, т.к. в сети с данной топологией отсутствует конфликт и центральный обмен.
По сравнению с другими топологиями кольцо очень уязвимо к повреждению кабеля, из-за чего в сетях с кольцевой топологией зачастую предусматривают прокладку резервных кабелей.
Ретрансляция сигналов каждого абонента позволяет существенно увеличить размеры сети до нескольких 10-ов километров. Таким образом, в плане протяженности сети кольцо значительно превосходит другие топологии.
