За счет чего топология пассивная звезда позволяет увеличить количество узлов в лвс
Топологии сетей
Термины топология сети, структура сети или конфигурация сети означают способ соединения компьютеров в сеть. Основные топологии: звезда, кольцо, шина
Термин топология сети означает способ соединения компьютеров в сеть. Вы также можете услышать другие названия – структура сети или конфигурация сети (это одно и то же). Кроме того, понятие топологии включает множество правил, которые определяют места размещения компьютеров, способы прокладки кабеля, способы размещения связующего оборудования и многое другое. На сегодняшний день сформировались и устоялись несколько основных топологий. Из них можно отметить “шину”, “кольцо” и “звезду”.
Топология “шина”
Топология шина (или, как ее еще часто называют общая шина или магистраль) предполагает использование одного кабеля, к которому подсоединены все рабочие станции.
Общий кабель используется всеми станциями по очереди. Все сообщения, посылаемые отдельными рабочими станциями, принимаются и прослушиваются всеми остальными компьютерами, подключенными к сети. Из этого потока каждая рабочая станция отбирает адресованные только ей сообщения.
Достоинства топологии “шина”:
Недостатки топологии “шина”:
Топология “кольцо”
Кольцо – это топология локальной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутое кольцо. Данные передаются от одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кругу). Каждый ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК, т.е. данные передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете.
Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера – он передает их дальше по кольцу, в ином случае они дальше не передаются.
Достоинства кольцевой топологии:
Однако “кольцо” имеет и существенные недостатки:
Кольцевая топология сети используется довольно редко. Основное применение она нашла в оптоволоконных сетях стандарта Token Ring.
Топология “звезда”
Звезда – это топология локальной сети, где каждая рабочая станция присоединена к центральному устройству (коммутатору или маршрутизатору). Центральное устройство управляет движением пакетов в сети. Каждый компьютер через сетевую карту подключается к коммутатору отдельным кабелем.
Топология “звезда” на сегодняшний день стала основной при построении локальных сетей. Это произошло благодаря ее многочисленным достоинствам:
Однако, как и любая топология, “звезда” не лишена недостатков:
Звезда – самая распространенная топология для проводных и беспроводных сетей. Примером звездообразной топологии является сеть с кабелем типа витая пара, и коммутатором в качестве центрального устройства. Именно такие сети встречаются в большинстве организаций.
Топологии сетей передачи данных
Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам физические или информационные связи между вершинами.
Полносвязная топология
Полносвязная топология В данной топологии для связи N узлов требуется N(N-1)/2 физических дуплексных линий связи. Преимуществом данной топологии является то, что она соединяет каждый узел с каждым. Таким образом, в случае выхода одного из узлов из строя, не происходит нарушения функционирования остальных узлов в сети, построенной на данной топологии.
Но на практике данный вид топологии не применяется, поскольку является крайне дорогим вариантом построения сети.
Ячеистая топология
Ячеистая топология Данная топология получается из полносвязной путём удаления некоторых связей между узлами. С точки зрения надежности, данная топология является менее надежной, чем полносвязная, но в тоже время и более дешевой, за счёт уменьшения расходов на организацию избыточных связей.
Данный тип топологии зачастую используется в Глобальных (WAN) и Городских Сетях (MAN). Технологии, в которых применяются данные типы топологий, могут быть как системами Ethernet, так и системами SDH/SONET.
Кольцевая топология
Кольцевая топология В кольцевой топологии, как видно из названия, все узлы объединены в кольцо. Данные в кольце могут передаваться либо в одном из направлений, либо в обоих сразу, в зависимости от технологии локальной сети, которая применяется в каждом конкретном случае.
Данная топология является достаточно надежной, поскольку обеспечивает саморезервирование. Каждый узел соединяется с двумя соседними, и в зависимости от состояния связей передаёт данные либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки.
В итоге резервирование сети обеспечивается наличием двух путей передачи данных от начального узла к конечному, а также своевременными ремонтными работами на сети передачи данных в случае выхода из строя одного из узлов или одной из связей.
Звездообразная топология
Звездообразная топология Возникновение звездообразной топологии обусловлено с появлением такого телекоммуникационного оборудования, как коммутаторы и концентраторы, которые коммутируют передачу данных между конечными узлами сети.
В данной топологии коммутатор выступает центральным узлом, через который осуществляется передача данных между остальными узлами.
Преимуществами подобной топологии являются простота организации сети передачи данных, увеличение эффективности используемой среды передачи данных, возможность администрирования сети и разграничение доступа пользователей к ресурсам сети.
К недостаткам можно отнести то, что коммутатор в данном случае является критичной точкой отказа, но в случае с конечными пользователями (не учитываем роль коммутатора, как магистрального узла, объединяющего другие коммутаторы) данное обстоятельство нивелируется преимуществами подобной топологии.
Иерархическая звезда, дерево
Иерархическая звезда Данная топология является распространённым вариантом построения современных сетей передачи данных. В данном случае коммутаторы объединяются в основную звезду, которая организует магистральные каналы передачи данных, а от неё отходят ветки, к которым подключаются узлы конечных пользователей.
Резервированию в данной топологии подвергаются только магистральные каналы. Достигается это либо организацией ячеистой топологии между коммутаторами, либо организацией кольцевой топологии, опять же между коммутаторами.
Рекомендуем хостинг TIMEWEB
Рекомендуемые статьи по этой тематике
За счет чего топология пассивная звезда позволяет увеличить количество узлов в лвс
Локальные вычислительные сети – сети, абоненты которых сосредоточены на расстоянии 10 – 15 км. Такие сети объединяют компьютеры, размещенные внутри одного здания или в нескольких рядом расположенных зданиях
Преимущества локальных сетей:
Разделение ресурсов – позволяет экономно использовать ресурсы в информационной системе. Например, производить печать со всех компьютеров на одном принтере, использовать один дисковод DVD и т.д.
Разделение данных – позволяет иметь доступ с разных рабочих мест к файлам, которые расположены на других компьютерах. Благодаря разделению данных можно организовать работу нескольких пользователей по созданию общего документа.
Топология локальных сетей
Под топологией вычислительной сети понимается способ соединения ее отдельных компонентов (компьютеров, серверов, принтеров и т.д.). Различают три основные топологии:
Преимущества данной топологии состоят в следующем:
Однако помимо достоинств у данной топологии есть и недостатки:
При топологии типа кольцо все компьютеры подключаются к линии, замкнутой в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер.
Передача информации в такой сети происходит следующим образом. Маркер (специальный сигнал) последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, которому требуется передать данные. Получив маркер, компьютер создает так называемый «пакет», в который помещает адрес получателя и данные, а затем отправляет этот пакет по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя.
После этого принимающий компьютер посылает источнику информации подтверждение факта получения данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть.
Преимущества топологии типа кольцо состоят в следующем:
К недостаткам данной топологии относятся:
При топологии типа общая шина все клиенты подключены к общему каналу передачи данных. При этом они могут непосредственно вступать в контакт с любым компьютером, имеющимся в сети.
Передача информации в данной сети происходит следующим образом. Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети. Однако информацию принимает только тот компьютер, адрес которого соответствует адресу получателя. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу данных.
Преимущества топологии общая шина:
К недостаткам топологии типа общая шина относятся:
Мы рассмотрели основные топологии ЛВС. Однако на практике при создании ЛВС организации могут одновременно использоваться сочетание нескольких топологий. Например, компьютеры в одном отделе могут быть соединены по схеме звезда, а в другом отделе по схеме общая шина, и между этими отделами проложена линия для связи.
Типы локальных сетей
Существует две модели локальных вычислительных сетей:
Данные модели определяют взаимодействие компьютеров в локальной вычислительной сети. В одноранговой сети все компьютеры равноправны между собой. При этом вся информация в системе распределена между отдельными компьютерами. Любой пользователь может разрешить или запретить доступ к данным, которые хранятся на его компьютере.
В одноранговой сети пользователю, работающему за любым компьютером доступны ресурсы всех других компьютеров сети. Например, сидя за одним компьютером, можно редактировать файлы, расположенные на другом компьютере, печатать их на принтере, подключенном к третьему, запускать программы на четвертом.
К достоинствам такой модели организации сети относится простота реализации и экономия материальных средств, так как нет необходимости приобретать дорогой сервер. Несмотря на простоту реализации, данная модель имеет ряд недостатков:
Одноранговую модель сети можно рекомендовать для небольших организациях при числе компьютеров до 20 шт.
Топологии локальных вычислительных сетей
Локальные вычислительные сети характеризуются также топологией сети. Топология определяет геометрическое размещение (конфигурацию) узлов сети и способ соединений между ними в среде передачи данных. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по собственному пути.
Принято различать три основных вида топологии сети.
Центр может быть как активным, так и пассивным устройством. Активный центр начинает открытие некоторой передачи, а пассивный центр просто обеспечивает связь между сетевыми устройствами.
Преимущества данного вида топологии:
а) высокий уровень защиты данных в центральном узле;
б) простая адресация, которая контролируется центральным узлом;
в) упрощены процессы поиска неисправностей.
а) зависимость сети от надежности центрального узла, т.к. его отказ приводит к отказу всей сети;
б) сложность центрального узла, на который возложено большинство сетевых функций.
В кольцевой топологии нет выделенного узла, который управляет передачей сообщений. Передача сигнала происходит в большинстве случаев через повторители, к которым подключены узлы сети. Повторитель может быть пассивным или активным устройством. Если доступ в кольце производится через активный повторитель, то он выполняет следующие функции:
– принимает пакет от узла источника и усиливает сигналы;
– делает пакет доступным узлу приемнику;
– разрешает узлу передавать собственный пакет;
– отправляет пакет к следующему узлу или выполняет его буферизацию.
Пассивный повторитель дает узлу лишь возможность соединения со средой передачи.
Преимущества данного вида топологии:
а) используется простая маршрутизация пакетов;
б) легко идентифицируются неисправные узлы и выполняется реконфигурация в случае сбоя или неисправности.
а) выход из строя хотя бы одного компьютера может привести к выходу из строя всей сети.
б) надежность сети существенно зависит от надежности кабельной системы;
в) усложняется решение задачи защиты информации, поскольку данные проходят через узлы сети.
Сигналы в шине от передающего узла распространяются во все стороны к другим узлам. Так как все принимающие узлы получают предающее сообщение практически одновременно, то необходимо решать проблему права доступа к среде путем применения методов разрешения сетевых коллизий либо путем организации логического кольца узлов.
Преимущества данного вида топологии:
а) легкость подключения новых узлов и их доступность;
б) простота реализации широковещательной передачи;
в) приспособленность к передаче сообщений с резкими колебаниями интенсивности потока сообщений.
а) среда передачи пассивна, поэтому необходимо усиление сигналов, затухающих в среде;
б) затруднена защита информации, так как можно легко присоединяться к сети;
в) при большом числе узлов возможно насыщение среды передачи (резкое снижение пропускной способности);
г) в некоторых случаях отсутствует оптимальный механизм доступа к среде, когда при разрешении, например, коллизий, отдельные узлы сети имеют приоритет.
При различных топологиях сетей используются различные методы доступа к данным:
1. Разделение времени. При данном доступе компьютером или сервером время делится на кванты. В каждый квант времени передается некий объем информации от одной ЭВМ к другой. Данный метод чаще всего используется при звездообразной топологии.
2. Сегментирование. Информация делится на маленькие сегменты, и в каждый квант времени один или несколько сегментов переходят от отправителя к получателю. Метод используется в шинной архитектуре.
3. Маркерный метод (приоритетный). Используется в кольцевой топологии, где маркер бегает по сети и передает информацию.
К — концентраторы
Довольно часто применяются комбинированные топологии, среди которых наиболее распространены звездно-шинная (рисунок 5.10) и звездно-кольцевая (рисунок 5.11).
В звездно-шинной (star-bus) топологии используется комбинация шины и пассивной звезды. К концентратору подключаются как отдельные компьютеры, так и целые шинные сегменты. На самом деле реализуется физическая топология шина, включающая все компьютеры сети. В данной топологии может использоваться и несколько концентраторов, соединенных между собой и образующих так называемую магистральную, опорную шину. К каждому из концентраторов при этом подключаются отдельные компьютеры или шинные сегменты. В результате получается звездно-шинное дерево. Таким образом, пользователь может гибко комбинировать преимущества шинной и звездной топологий, а также легко изменять количество компьютеров, подключенных к сети. С точки зрения распространения информации данная топология равноценна классической шине.
В случае звездно-кольцевой (star-ring) топологии в кольцо объединяются не сами компьютеры, а специальные концентраторы, к которым в свою очередь подключаются компьютеры с помощью звездообразных двойных линий связи. В действительности все компьютеры сети включаются в замкнутое кольцо, так как внутри концентраторов линии связи образуют замкнутый контур. Данная топология дает возможность комбинировать преимущества звездной и кольцевой топологий. Например, концентраторы позволяют собрать в одно место все точки подключения кабелей сети. Если говорить о распространении информации, данная топология равноценна классическому кольцу.
В заключение надо также сказать о сеточной топологии (mesh), при которой компьютеры связываются между собой не одной, а многими линиями связи, образующими сетку (рисунок 5.12).
В полной сеточной топологии каждый компьютер напрямую связан со всеми остальными компьютерами. В этом случае при увеличении числа компьютеров резко возрастает количество линий связи. Кроме того, любое изменение в конфигурации сети требует внесения изменений в сетевую аппаратуру всех компьютеров, поэтому полная сеточная топология не получила широкого распространения.
Частичная сеточная топология предполагает прямые связи только для самых активных компьютеров, передающих максимальные объемы информации. Остальные компьютеры соединяются через промежуточные узлы. Сеточная топология позволяет выбирать маршрут для доставки информации от абонента к абоненту, обходя неисправные участки. С одной стороны, это увеличивает надежность сети, с другой же – требует существенного усложнения сетевой аппаратуры, которая должна выбирать маршрут.
Многозначность понятия топологии. Топология сети указывает не только на физическое расположение компьютеров, как часто считают, но, что гораздо важнее, на характер связей между ними, особенности распространения информации, сигналов по сети. Именно характер связей определяет степень отказоустойчивости сети, требуемую сложность сетевой аппаратуры, наиболее подходящий метод управления обменом, возможные типы сред передачи (каналов связи), допустимый размер сети (длина линий связи и количество абонентов), необходимость электрического согласования и многое другое.
В литературе при упоминании о топологии сети подразумевается четыре совершенно разных понятия, относящихся к различным уровням сетевой архитектуры:
· Физическая топология (географическая схема расположения компьютеров и прокладки кабелей). В этом смысле, например, пассивная звезда ничем не отличается от активной, поэтому ее нередко называют просто звездой.
· Логическая топология (структура связей, характер распространения сигналов по сети). Это наиболее правильное определение топологии.
· Топология управления обменом (принцип и последовательность передачи права на захват сети между отдельными компьютерами).
· Информационная топология (направление потоков информации, передаваемой по сети).
Например, сеть с физической и логической топологией шина может в качестве метода управления использовать эстафетную передачу права захвата сети (быть в этом смысле кольцом) и одновременно передавать всю информацию через выделенный компьютер (быть в этом смысле звездой). Или сеть с логической топологией шина может иметь физическую топологию звезда (пассивная) или дерево (пассивное).
Сеть с любой физической топологией, логической топологией, топологией управления обменом может считаться звездой в смысле информационной топологии, если она построена на основе одного сервера и нескольких клиентов, общающихся только с этим сервером. В данном случае справедливы все рассуждения о низкой отказоустойчивости сети к неполадкам центра (сервера). Точно так же любая сеть может быть названа шиной в информационном смысле, если она построена из компьютеров, являющихся одновременно как серверами, так и клиентами. Такая сеть будет малочувствительна к отказам отдельных компьютеров.
Заканчивая обзор особенностей топологий локальных сетей, необходимо отметить, что топология все-таки не является основным фактором при выборе типа сети. Гораздо важнее, например, уровень стандартизации сети, скорость обмена, количество абонентов, стоимость оборудования, выбранное программное обеспечение. Но, с другой стороны, некоторые сети позволяют использовать разные топологии на разных уровнях. Этот выбор уже целиком ложится на пользователя, который должен учитывать все перечисленные в данном разделе соображения.
Дата добавления: 2015-08-08 ; просмотров: 13293 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Топология локальной сети звезда
Топология звезда получила широкое распространение, используется для сетей разной сложности – от домашних и фоисных, до многоуровневых на крупных предприятиях. Схема с центральным узлом упрощает добавление новых абонентов и масштабирование ЛВС, удобна в обслуживании и администрировании.
Принцип работы
Топология компьютерной сети звезда получила название за сходство со стилизованным изображением этой многолучевой фигуры. В ее представлении в графическом виде обязательно присутствуют:
Обмен в локальной сети при такой топологии осуществляется только через центральный узел. Непосредственная связь между остальными устройствами отсутствует.
Принцип работы и характеристики ЛВС определяет архитектура базового элемента. В этой роли используют:
Нередко пользователя интересуют вопросы, что такое концентратор и коммутатор, чем они отличаются в реализации ЛВС. Прежде всего, при использовании концентраторов и коммутаторов или активного оборудования принципиально разнятся алгоритмы работы сети.
Звезда с концентратором (хабом)
Концентратор (хаб) – простейшее оборудование для организации центральной точки подключения оборудования ЛВС. В устройстве реализован следующий алгоритм:
Звездообразная схема в такой реализации имеет следующие характерные особенности:
Хабы используют для построения по топологии звезда небольших домашних или офисных локальных сетей, число участников которых не превышает 8-12. При увеличении количества подключенных рабочих станций производительность существенно снижается.
Еще один существенный недостаток такой организации – низкий уровень безопасности. При широковещательном трафике могут быть перехвачены и проанализированы все пакеты, что упрощает вероятность их расшифровки и получения посторонними конфиденциальной информации.
Среди достоинств схем с концентраторами – простота построения ЛВС (не требуется предварительной настройки оборудования) и низкая цена центрального устройства.
Аналогично хабу (с мультиплексированием) работают точки доступа Wi-Fi при одновременном использовании несколькими мобильными терминалами одного из доступных каналов.
Звезда с коммутатором
Для сетевой топологии звезда с большим числом рабочих станций и возможностью масштабирования чаще используют коммутаторы. В отличие от хаба, свитч:
При такой организации:
На время задержки и надежность информационного обмена влияют используемые алгоритмы коммутации:
Таким образом, коммутатор как центральный узел топологии звезда обеспечивает улучшение производительности и скорости обмена, повышение надежности обмена и его безопасности по сравнению с концентраторами. Это позволяет увеличивать число портов в одном устройстве, стекировать их при значительном числе рабочих станций в ЛВС, без проблем реализовывать как одноранговые, так и иерархические сети, для которых требуется увеличенная пропускная способность для серверных лучей звезды.
Активная
Топология активная или истинная звезда предполагает использование в качестве центрального узла оборудования, осуществляющего не просто трансляцию пакетов, но и принимающего участие в обмене (точнее, осуществляет полное управление последним). Принципиальное отличие активного оборудования – использование более высокого (как минимум, третьего) уровня модели OSI, по сравнению с первым или вторым, с которым работают, соответственно, концентраторы и коммутаторы.
Как центральное оборудование для развертывания активной звездообразной топологии выступают:
Они получают функции:
Сеть, использующая топологию активная звезда, обладает большей устойчивостью, обеспечивает высокую производительность, надежность и безопасность. Серьезный недостаток такой схемы – цена решения, выше, чем при работе в структуре с пассивным оборудованием. Кроме того, активные устройства требуют настройки и квалифицированного администрирования.
Пассивная
Топология пассивная звезда использует как центральный хост хаб или коммутатор (управляемый или неуправляемый). Пассивное оборудование (собственно, и давшее название схеме) не участвует в управлении трафиком вовсе или реализует ограниченный набор функций его администрирования.
Решение выигрывает у активной по цене, но проигрывает по пропускной способности, надежности и безопасности.
На базе концентраторов строят домашние или небольшие офисные сети, свитчи применяют в ЛВС крупных предприятий для организации сегментов и подсетей.
Применение топологии
Топология звезда стала наиболее распространенной схемой построения локальных сетей различного масштаба. Ее используют при организации сетей:
Оборудование, задействованное в техпроцессах, работает как с распространенными стандартами связи (Wi-Fi, Ethernet), так и с промышленными, например RS-485, ProfiBUS, ModBUS и аналогичными. Хотя последние и принято относить к шинным коммуникациям (BUS в названии), однако участки, где требуется повышенная надежность, реализуют по звездообразной топологии с центральными контроллерами.
Сравнение с другими типами
Решение в пользу конкретной базовой топологии при реализации ЛВС определяют достоинства и недостатки каждого решения.
При сравнении учитывают такие факторы:
Достоинства
Топология звезда выигрывает в сравнении с большинством других базовых.
По масштабируемости
По устойчивости и надежности при отказе клиентского оборудования или обрыве каналов
Сеть по топологии кольцо при отказе одного из узлов или обрыве связи гарантированно выходит из строя. В системах с общей шиной вероятность подобного исхода достаточно высока – незаглушенные терминаторами места обрыва или сбойные адаптеры на ПК становятся источниками коллизий, полностью парализующих обмен.
Звезда в этом случае сохраняет работоспособность – из обмена исключает только сбойный хост или узел, с которым нарушено физическое соединение.
По простоте администрирования
В общем случае и шинная, и кольцевая и ячеистая топологии рассматриваются как децентрализованные. Администрирование трафика требует настроек и мониторинга на каждом хосте или значительном числе узлов.
При использовании активной или истинной звезды эти задачи решаются на центральном узле. Однако пассивная звезда, особенно работающая через хаб, этого преимущества не имеет.
Недостатки
По некоторым показателям топология звезда уступает другим базовым, например:
Таким образом, топология звезда заслуженно стала основной для ЛВС любого масштаба – от домашних до промышленных. Ее используют в кабельных и беспроводных сетях, с пассивным и активным оборудованием центрального узла. В большинстве случаев плюсы и минусы решения позволяют достигнуть существенного улучшения показателей скорости обмена, устойчивости, надежности и безопасности.