Топология компьютерных сетей

Существует бесконечное число способов соединения компьютеров.

Топология компьютерных сетей

Топология сети – геометрическая форма и физическое расположение узлов сети по отношению друг к другу. К узлам сети в данном случае можно отнести компьютеры, концентраторы, свитчи, маршрутизаторы, точки доступа и т. п. Топология сети позволяет сравнивать и классифицировать различные 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.

Существует множество способов соединения сетевых устройств, из них можно выделить пять базовых топологий: шина, кольцо, звезда, ячеистая топология и решётка. Остальные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называются смешанными или гибридными, но некоторые из них имеют собственные названия, например «Дерево».

Каждая топология продиктована определенной технологией кадров локальной сети. Например, сети Ethernet (по определению) исторически используют звездообразные топологии.

Шинная топология

Шинная топология соответствует соединению всех сетевых узлов в одноранговую сеть с помощью единственного открытого (open-ended) кабеля. Кабель должен оканчиваться резистивной нагрузкой — так называемыми оконечными резисторами (terminating resistors). Единственный кабель в состоянии поддерживать только один канал. В данной топологии кабель называют шиной (bus). Строится на основе коаксиального кабеля.

Топология компьютерных сетей
Шинная топология сети

Типичная шинная топология предполагает использование единственного кабеля без дополнительных внешних электронных устройств с целью объединения узлов в одноранговую сеть. Все подключенные устройства прослушивают трафик шины и принимают только те пакеты, которые адресованы им.

Данную топологию целесообразно применять только в небольших локальных сетях. Поэтому использующие шинную топологию современные коммерческие продукты ориентированы на развертывание недорогой одноранговой сети с ограниченными функциональными возможностями. Такие продукты предназначены для домашних сетей и сетей небольших офисов.

Шина проводит сигнал из одного конца сети к другому, при этом каждая рабочая станция проверяет адрес послания, и, если он совпадает с адресом рабочей станции, она его принимает. Если же адрес не совпадает, сигнал уходит по линии дальше. Если одна из подключённых машин не работает, это не сказывается на работе сети в целом, однако если соединения любой из подключенных машин м нарушается из-за повреждения контакта в разъёме или обрыва кабеля, неисправности терминатора, то весь сегмент сети (участок кабеля между двумя терминаторами) теряет целостность, что приводит к нарушению функционирования всей сети.

Достоинства:

Небольшое время установки сети.

Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств).

Простота настройки.

Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети.

Недостатки:

Любые неполадки в сети, как обрыв кабеля, выход из строя терминатора полностью уничтожают работу всей сети.

Сложная локализация неисправностей.

С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.

Кольцевая топология

Кольцевая топология впервые была реализована в простых одноранговых локальных сетях. Каждая рабочая станция соединялась с двумя ближайшими соседями. Общая схема соединения напоминала замкнутое кольцо. Данные передавались только в одном направлении. Каждая рабочая станция работала как ретранслятор, принимая и отвечая на адресованные ей пакеты и передавая остальные пакеты следующей рабочей станции, расположенной «ниже по течению».

Топология компьютерных сетей
Кольцевая топология сети

В первоначальном варианте кольцевой топологии локальных сетей использовалось одноранговое соединение между рабочими станциями. Поскольку соединения такого типа имели форму кольца, они назывались замкнутыми (closed). Преимуществом локальных сетей этого типа является предсказуемое время передачи пакета адресату. Чем больше устройств подключено к кольцу, тем дольше интервал задержки. Недостаток кольцевой топологии в том, что при выходе из строя одной рабочей станции прекращает функционировать вся сеть.

 Топология типа «звезда»

Локальные сети звездообразной топологии объединяют устройства, которые расходятся из общей точки. Если мысленно представить концентратор в качестве звезды, соединения с устройствами будут напоминать ее лучи — отсюда и название топологии. В отличие от кольцевых топологий, физических или виртуальных каждому сетевому устройству предоставлено право независимого доступа к среде передачи. Любое устройство в состоянии обратиться с запросом на доступ к среде передачи независимо от других устройств.

Топология компьютерных сетей
Топология Звезда

Звездообразные топологии широко используются в современных локальных сетях. Причиной такой популярности является гибкость, возможность расширения и относительно низкая стоимость развертывания по сравнению с более сложными топологиями локальных сетей со строгими методами доступа к среде передачи данных.

Ячеистая топология

Ячеистая топология — базовая полносвязная топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция сети соединяется со всеми другими рабочими станциями этой же сети. Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и преизбыточным расходом кабеля. Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с другими компьютерами. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя компьютерами.

Топология компьютерных сетей
Ячеистая топология сети

Топология сети решетка

Решётка — понятие из теории организации компьютерных сетей. Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси.

Одномерная «решётка» — это цепь, соединяющая два внешних узла (имеющие лишь одного соседа) через некоторое количество внутренних (у которых по два соседа — слева и справа). При соединении обоих внешних узлов получается топология «кольцо». Двух — и трехмерные решетки используются в архитектуре суперкомпьютеров.

Сети, основанные на FDDI используют топологию «двойное кольцо», достигая тем самым высокую надежность и производительность. Многомерная решётка, соединенная циклически в более чем одном измерении, называется «тор».

Достоинства: высокая надежность

Недостатки: сложность реализации

КОМБИНИРОВАННЫЕ ТОПОЛОГИИ

«Звезда-Шина»

Несколько сетей с топологией звезда объединяются при помощи магистральной линейной шины.

Топология компьютерных сетей
Топологии сети

Последовательное соединение комп-комп

Соединение, которое вроде как отдельно не выделяют, но я бы выделил его всё же отдельно. Остановлюсь на нем, поскольку всё же о нем еще придется поговорить.

В целом это практически нечто между шинной и кольцевой топологиями. За одним исключением: компьютеры соединяются не от единого кабеля, а последовательно друг за другом, не замыкаясь. Конечно, при выходе из строя одного из компьютеров рвется всё, что находится за ним. К тому же при большом количестве компьютеров на каждом надо 2 сетевые карты и все же цепочка получается длинной и дорогой. Поэтому такая схема подключения неоправданна, иллюстрировать я ее не буду и так понятно. Так чем же интересен данный тип соединения?

Если у вас 2 компьютера, и нет выхода в интернет, то это самый дешевый и простой  способ соединить их в сеть. Конечно, если компьютеров больше 2х то это уже не столь целесообразно.

Даже если у вас есть выход в интернет, можно всё же заставить второй компьютер выходить в интернет так сказать через первый… Но есть минус: первый должен быть обязательно включен ибо он служит сервером. Иногда так поступить проще, особенно если дома лежит лишняя сетевушка, а денег нет, или просто лень идти в магазин, а хаба того же нет дома или маршрутизатора.

Выбор подходящей топологии

Четыре рассмотренные топологии можно считать элементарными блоками для построения локальных сетей. Их можно комбинировать всевозможными способами и расширять. При выборе топологии следует учитывать в первую очередь требования к производительности сети конкретных приложений-клиентов. Вполне вероятно, что идеальным вариантом окажется комбинация основных топологий.

Оставьте ответ