Топология компьютерных сетей

Термин топология компьютерных сетей характеризует способ организации физических связей компьютеров и других сетевых компонентов. Выбор той или иной топологии влияет на состав необходимого сетевого оборудования, возможности расширения сети и способ управления сетью. Все сети строятся на основе базовых топологий: шина, звезда, кольцо, ячеистая, которые не сложны, но на практике часто встречаются довольно сложные их комбинации.

Термин топология компьютерных сетей характеризует способ организации физических связей компьютеров и других сетевых компонентов

Шина (рис. 1, a). Эту топологию часто называют линейной шиной. Она наиболее простая из всех топологий. В ней используется один кабель, называемый магистралью, вдоль которого подключены все компьютеры.

В сети с топологией шина данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети, но принимает их тот, адрес которого совпадает с адресом получателя, зашифрованном в этих сигналах. Причем в каждый момент времени передачу может вести только один компьютер. Поэтому производительность такой сети зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть. На быстродействие сети также влияют: тип аппаратного обеспечения сетевых компьютеров; частота, с которой компьютеры передают данные; тип работающих сетевых приложений; тип сетевого кабеля; расстояние между компьютерами в сети.

Шина – пассивная топология компьютерных сетей: компьютеры только слушают передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому выход одного или нескольких компьютеров из строя никак не сказывается на работе сети.

Звезда (рис. 1, b). При топологии звезда все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному устройству, называемому концентратором (Нub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным.

В настоящее время концентратор стал одним из стандартных компонентов сетей. В сетях с топологией звезда он, например, служит центральным узлом. Концентраторы делятся на активные и пассивные. Активные регенерируют и передают сигналы так же, как репитеры. Активные концентраторы следует подключать к электрической сети. К пассивным концентраторам относятся монтажные или коммутирующие панели. Они просто пропускают через себя сигнал, не усиливая и не восстанавливая его.

Недостатки этой топологии: дополнительный расход кабеля, установка концентратора. Главное преимущество этой топологии перед шиной – более высокая надежность. Выход из строя одного или нескольких компьютеров на работу сети не влияет.

Кольцо (рис. 1, c). Компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии шина, здесь каждый компьютер выступает в роли репитера (повторителя), усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому выход из строя хотя бы одного компьютера приводит к падению сети.

Способ передачи данных по кольцу называется передачей маркера. Маркер (Token) – это специальная последовательность бит, передающаяся по сети. В каждой сети существует только один маркер. Маркер перелается по кольцу последовательно от одного компьютера к другому до тех пор, пока его не захватит тот компьютер, который хочет передать данные. Передающий компьютер добавляет к маркеру данные и адрес получателя, и отправляет его дальше по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя. Затем принимающий компьютер посылает передающему сообщение, в котором подтверждает факт приема. Получив подтверждение, передающий компьютер восстанавливает маркер и возвращает его в сеть.

Ячеистая топология (рис. 1, d). Сеть с ячеистой топологией обладает высокой избыточностью и надежностью, так как каждый компьютер в такой сети соединен с каждым другим отдельным кабелем.

Сигнал от компьютера-отправителя до компьютера-получателя может проходить по разным маршрутам, поэтому разрыв кабеля не сказывается на работоспособности сети. Основной недостаток – большие затраты на прокладку кабеля, что компенсируется высокой надежностью и простотой обслуживания.

Кроме базовых топологий компьютерных сетей существуют их комбинации – комбинированные топологии. Чаше всего используются две комбинированные топологии: звезда-шина и звезда-кольцо.

Инструменты