A "hálózati topológia" kifejezés a lehetséges konfigurációkat írja le számítógépes hálózatok. Specificitás hálózati technológiák abban áll, hogy a sikeres adatcsere érdekében a hardver és szoftver hálózati létesítmények összes jellemzőjét szigorúan össze kell hangolni. Ugyanakkor a meglévő hardverek különböző lehetőségeket (sebesség, megbízhatóság, stb.) képesek biztosítani az adatátvitelhez, az eszközök felhasználási módjától függően. A berendezés üzemmódjainak mindezen jellemzőinek figyelembevétele érdekében bevezették a "hálózati topológia" fogalmát. Jelenleg kétféle topológiát használnak a hálózati konfiguráció leírására: fizikai és logikai.
Fizikai topológiák
A fizikai topológia a különféle fizikai kapcsolatok szervezésének tényleges módszereit írja le hálózati berendezések(használt kábelek, csatlakozók és hálózati berendezések csatlakoztatásának módjai). A fizikai topológiák költsége és funkcionalitása eltérő. Az alábbiakban ismertetjük a három leggyakrabban használt fizikai topológiát, azok előnyeivel és hátrányaival.
Fizikai busz
A fizikai busz topológia legegyszerűbb formája egyetlen főkábel, amely mindkét oldalon speciális típusú csatlakozókkal, úgynevezett terminátorokkal van lezárva. Egy ilyen hálózat létrehozásakor a fő kábelt sorba fektetik egyik hálózati eszközről a másikra. Maguk az eszközök ólomkábelekkel és T-csatlakozókkal csatlakoznak a fő kábelhez. Az ábrán egy ilyen topológia példája látható.
A fizikai busz topológia bonyolultabb formája az "elosztott busz" (gyakrabban "fa topológia" néven). Egy ilyen topológiában a fő kábel egyetlen pontból indulva, amelyet "gyökérnek" (gyökérnek) neveznek, a hálózati eszközök tényleges fizikai elhelyezkedése által meghatározott különböző irányokba ágazik el. A fent leírt topológiától eltérően az "elosztott busz" topológiában a főkábel kettőnél több végződéssel rendelkezik. A kábel elágazása speciális csatlakozókkal történik. Az ábrán egy ilyen topológia példája látható.
Fizikai csillag
A fizikai csillag topológia legegyszerűbb formája sok kábelből áll (minden csatlakoztatott hálózati eszközhöz egy), amely egyetlen központi eszközhöz csatlakozik. Ezt a központi eszközt hubnak nevezik. A fizikai csillag topológiára példa az Ethernet 10Base-T vagy az Ethernet 100Base-T. Az ilyen hálózatokban minden hálózati eszköz csavart érpárú kábellel csatlakozik egy hubhoz.
Egy egyszerű "fizikai csillag" topológia esetén előfordulhat, hogy a tényleges jelutak nem felelnek meg a csillag alakjának. A fizikai csillag topológia egyetlen jellemzője a hálózati eszközök fizikai csatlakoztatásának módja. Az ábrán a legegyszerűbb "fizikai csillag" topológia példája látható.
Egy elosztott csillag topológiában az eszközök csatlakoztatásának módjai lényegesen összetettebbek lehetnek. Egy ilyen topológiában a központi eszközök (hubok) járulékosan összekapcsolódnak.
Fizikai csillag-vezetékes gyűrű
Ebben a topológiában minden hálózati eszközök ugyanúgy csatlakoznak egy központi hubhoz, mint fizikai csillag topológia használatakor. De mindegyik hub fizikai kapcsolatokat szervez magában, biztosítva egyetlen fizikai gyűrű felépítését. Több hub használata esetén a gyűrű mindegyik hubban kinyílik, és maguk a hubok két kábellel kapcsolódnak egymáshoz, megszervezve a gyűrű fizikai lezárását.
A fizikai gyűrű topológiát az IBM Token-Ring hálózatok használják. ábrán látható egy példa a leírt topológiára.
Ebben a topológiában minden hub "intelligens" eszköz. Ha a hálózat bármely pontján megszakad a fizikai gyűrű, a hub automatikusan észleli a törést, és a megfelelő portok bezárásával visszaállítja a gyűrűt. Az ábra egy példát mutat ilyen gyűrű-visszaállításra (A hub).
A csillag topológia jelenleg a legnépszerűbb, mert ez biztosítja a legegyszerűbb módot az új eszközök hálózatra történő csatlakoztatására. A legtöbb esetben egy új eszköz hálózathoz való hozzáadása csak egy kábel lefektetése, amely összeköti a csatlakoztatott hálózati eszközt a hubbal.
Logikai topológiák
A logikai topológia határozza meg a jel mozgásának valós útvonalait az adatátvitel során a használt fizikai topológián. Így a logikai topológia leírja a hálózati eszközök közötti adatfolyamok átvitelének útvonalait. Meghatározza az adatátvitel szabályait a meglévő átviteli közegben, garantálva, hogy az adatátvitel helyességét befolyásoló interferencia ne legyen.
Mivel a logikai topológia az adatátvitel útját és irányát írja le, szorosan kapcsolódik az OSI modell MAC (Media Access Control) rétegéhez (link layer sublayer). Mindegyik meglévő logikai topológiához léteznek adathozzáférés-vezérlési (MAC) módszerek, amelyek lehetővé teszik az adatátviteli folyamat figyelését és vezérlését. Ezeket a módszereket a megfelelő topológiájukkal együtt tárgyaljuk.
Jelenleg három alapvető logikai topológia létezik: logikai busz, logikai gyűrű és logikai csillag (kapcsolás). Ezen topológiák mindegyike előnyöket biztosít a használatuk módjától függően. A korábban tárgyalt fizikai topológia ábrák használatakor mindig ne feledje, hogy a logikai topológia határozza meg az átvitel irányát és módját, nem pedig a fizikai vezetők és eszközök csatlakoztatását.
Logikai busz
A „logikai busz” topológiában a „keretek”-nek (kereteknek) nevezett adatszekvenciák jelek formájában egyidejűleg terjednek minden irányban a meglévő átviteli közegen keresztül. A hálózat minden állomása ellenőrzi minden adatkockát, hogy megállapítsa, kinek szólnak az adatok. Amikor egy jel eléri az átviteli közeg végét, azt automatikusan lezárják (eltávolítják az átviteli közegről) megfelelő eszközök, amelyeket "terminátoroknak" neveznek. A jelnek az átviteli közeg végein történő megsemmisülése megakadályozza, hogy a jel visszaverődjön és visszakerüljön az átviteli közegbe. Ha nem lennének terminátorok, akkor a visszavert jel rákerülne a hasznosra és torzítaná azt.
A "logikai busz" topológiában az átviteli közeget minden kommunikációs eszköz megosztja és egyidejűleg használja. Az interferencia elkerülése érdekében, amikor több állomás próbál meg adatokat küldeni egy időben, egy adott időpontban csak egy állomás küldhet adatokat. Így kell lennie egy módszernek annak meghatározására, hogy adott időpontban melyik állomásnak van joga adatátvitelre. Ezen követelményeknek megfelelően az átviteli közeghez való hozzáférés szabályozására szolgáló módszereket hoztak létre, amelyeket az „Adatcsere folyamata” részben tekintettünk át.
A logikai busz topológiában leggyakrabban használt adathordozó hozzáférés-vezérlési módszer a CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection. Ez a hozzáférési mód nagyon hasonlít ahhoz, amikor többen beszélgetnek ugyanabban a szobában. Annak érdekében, hogy ne zavarják egymást, egyszerre csak egy ember beszél, míg mindenki más hallgat. És valaki csak akkor kezdhet beszélni, ha megbizonyosodott arról, hogy csend uralkodik a szobában. A hálózat ugyanúgy működik. Amikor egy állomás adatátvitelre készül, először "hallgat" (vivőérzékelés) az adatátviteli közegen, hogy észleljen minden olyan állomást, amely már adatot továbbít. Ha valamelyik állomás éppen ad, akkor az állomás megvárja az adási folyamat végét. Az átviteli közeg felszabadulásakor a várakozó állomás megkezdi az adatok továbbítását. Ha ebben a pillanatban egy másik vagy több állomás is megkezdi az adást, amely az átviteli közeg kiadására vár, akkor "ütközés" (ütközés) következik be. Az összes adóállomás észleli az ütközést, és egy speciális jelet küld, amely a hálózat összes állomását tájékoztatja az ütközésről. Ezt követően az összes állomás elhallgat egy véletlenszerű ideig, mielőtt újra megpróbálná továbbítani az adatokat. Ezt követően kezdődik elölről a munka algoritmusa.
A logikai busz topológián alapuló hálózat "token passing" technológiát is használhat az adatátviteli közeghez való hozzáférés szabályozására. Ennek a vezérlési módszernek a használatakor minden állomáshoz sorszám tartozik, amely jelzi az adatok továbbításának sorrendjét. Miután a legnagyobb számmal rendelkező állomás elküldte az adatokat, a sor visszatér az első állomásra. Előfordulhat, hogy az állomásokhoz rendelt sorszámok nem egyeznek meg az állomások adatátviteli közeghez való fizikai kapcsolódási sorrendjével. Annak szabályozására, hogy jelenleg melyik állomás jogosult adatátvitelre, egy adatvezérlő keretet használnak, amelyet "hozzáférési tokennek" neveznek. Ezt a tokent állomásról állomásra adják át a sorszámuknak megfelelő sorrendben. A tokent fogadó állomás jogosult az adatait továbbítani. Azonban az egyes adóállomásokat korlátozza az az idő, ameddig megengedett az adatok továbbítása. Ezen idő végén az állomásnak át kell adnia a tokent a következő állomásnak.
Egy ilyen hálózat működése azzal kezdődik, hogy az első hozzáférési jogkivonattal rendelkező állomás korlátozott időn belül (időrésben) továbbítja adatait és válaszokat kap rájuk. Ha egy állomás befejezi az adatcserét a neki kiosztott idő lejárta előtt, egyszerűen elküld egy állomás tokent a következő sorszámmal. Ezután a folyamat megismétlődik. Ez a soros token átviteli folyamat megszakítás nélkül folytatódik, lehetővé téve minden állomás számára, hogy egy szigorúan meghatározott idő elteltével adatokat továbbítson.
A "logikai busz" topológia a "fizikai busz" és a "fizikai csillag" topológiák használatán alapul. A hozzáférés-szabályozás módszerét és a fizikai topológiák típusait a tervezett hálózat követelményei szerint választják ki. Például az Ethernet, a 10Base-T Ethernet és az ARCnet® hálózatok mindegyike "logikai busz" topológiát használ. Az Ethernet-hálózatok kábelei (vékony koaxiális kábel) fizikai busztopológiával csatlakoznak, míg a 10Base-T Ethernet és ARCnet hálózatok fizikai csillag topológián alapulnak. Azonban az Ethernet (fizikai busz) és a 10Base-T Ethernet (fizikai csillag) a CSMA/CD-t használja média hozzáférés-vezérlési módszerként, míg az ARCnet (fizikai csillag) hozzáférési tokent.
Az első ábra egy Ethernet hálózatot (fizikai busz, logikai busz), míg a második ábra egy 10Base-T Ethernet hálózatot (fizikai csillag, logikai busz) ábrázol. Mindkét ábrán vegye figyelembe, hogy a jel (nyilakkal ábrázolva) egyetlen (jelenleg adó) állomástól származik, és a meglévő átviteli közeg minden irányába terjed.
Logikai gyűrű
A "logikai gyűrűs" topológiában az adatkeretek a fizikai gyűrű mentén kerülnek továbbításra, amíg át nem haladnak a teljes adatátviteli közegen. A logikai gyűrű topológia a csillagokhoz kapcsolódó fizikai gyűrű topológián alapul. A fizikai gyűrűhöz csatlakozó minden állomás adatokat fogad az előző állomástól, és ugyanazt a jelet ismétli a következő állomáson. Így az adatok ismétlődnek egyik állomásról a másikra, amíg el nem érik azt az állomást, amelyhez címezték. A fogadó állomás lemásolja az adatokat az átviteli közegről, és egy attribútumot ad a kerethez, jelezve, hogy az adatok sikeresen vétele megtörtént. Ezután a „szállítási attribútum” beállított keret tovább utazik a gyűrű körül, amíg el nem éri azt az állomást, amely eredetileg küldte ezeket az adatokat. Az állomás, miután elemezte a "szállítási attribútumot", és meggyőződött arról, hogy az adatátvitel sikeres volt, eltávolítja keretét a hálózatból. Az ábra az adatátvitel folyamatát mutatja be "logikai gyűrű" formájában egy "fizikai gyűrű csillagkapcsolattal" topológián alapuló hálózatban.
Az ilyen hálózatokban a médiahozzáférés-szabályozás módszere mindig a „hozzáférési token” technológián alapul. Előfordulhat azonban, hogy az adatátviteli jog megszerzésének sorrendje (a marker útvonala) nem mindig felel meg az állomások fizikai gyűrűhöz való csatlakoztatásának tényleges sorrendjének. Az IBM Token-Ring egy példa a „logikai gyűrű” topológiát használó hálózatra, amely „csillagkapcsolatú fizikai gyűrűn” alapul.
Logikai csillag (váltás)
A logikai csillag topológia olyan kapcsolási módszert használ, amely korlátozza a jel terjedését az átviteli közegben annak egy bizonyos részén. Az ilyen korlátozás mechanizmusa alapvető a "logikai csillag" topológiában.
A legtisztább formában a kapcsolás dedikált adatkapcsolatot biztosít minden állomás számára. Amikor egy állomás jelet ad egy másik, ugyanahhoz a kapcsolóhoz csatlakoztatott állomásnak, a kapcsoló csak a két állomást összekötő adatátviteli közegen továbbítja a jelet. Az ábra azt mutatja, hogyan történik az adatátvitel két, ugyanahhoz a kapcsolóhoz csatlakoztatott állomás között. Ezzel a megközelítéssel több géppár közötti egyidejű adatátvitel is lehetséges, mivel bármely két állomás között továbbított adatok "láthatatlanok" maradnak a többi állomáspár számára.
A legtöbb kapcsolási technológia a meglévőn alapul hálózati szabványok, hozza nekik új szint funkcionalitás. Például a korábban tárgyalt 10Base-T hálózati szabvány (CSMA / CD vezérlési módszer) lehetővé teszi a váltást.
Egyes switcheket úgy terveztek, hogy támogassák több hálózati szabvány egyidejű használatát. Például egy kapcsolónak lehetnek portjai a 10Base-T Ethernet szabványt és az FDDI-t (Fiber Distributed Data Interface) használó állomások csatlakoztatására.
A kapcsolók beépített logikával rendelkeznek, amely lehetővé teszi számukra a gépek közötti adatátviteli folyamat intelligens kezelését. A kapcsolók belső logikája eredendően nagy sebesség, mert biztosítaniuk kell, hogy egyidejűleg, maximális sebességgel továbbítsanak adatokat az egyes portok között. Így a kapcsolók használata jelentősen növelheti a hálózat teljesítményét.
A kapcsolás azt szemlélteti, hogy a logikai topológiát nem csak a média hozzáférés-szabályozás módszere határozza meg, hanem az elektronikus kapcsolási rajzok sok más szempontja is (a kapcsoló meglehetősen bonyolult és drága elektronikai eszköz). Az új kapcsolási technológiák és a meglévő összekapcsolási logikai sémák kombinálásával a mérnökök új logikai topológiákat hozhatnak létre.
Több kapcsoló is összekapcsolható egy vagy több fizikai topológia használatával. A kapcsolók nem csak egyes állomások, hanem egész állomáscsoportok összekapcsolására is használhatók. Az ilyen csoportokat "hálózati szegmenseknek" nevezik. Így számos ok miatt a váltás jelentősen javíthatja a hálózat teljesítményét.
Csatlakozás ehhez a legegyszerűbb hálózat
Most, hogy megvitattuk a különféle hálózati komponensek hardveres megvalósításával kapcsolatos kérdéseket, és megértettük a logikai és fizikai topológiák közötti különbségeket, nézzük meg, hogyan csatlakoztathatunk berendezéseket egy egyszerű hálózatban. Az ábrán néhány korábban tárgyalt hálózati eszköz látható, amelyek a legegyszerűbb számítógépes hálózathoz kapcsolódnak.
Az ábrázolt hálózat a következő összetevőkből áll: Három számítógép csatlakozik egyetlen 10Base-T hubhoz árnyékolatlan, csavart érpárú kábellel. Minden számítógépen 10Base-T Ethernet hálózati kártya található. Az egyik számítógéphez lézernyomtató is csatlakozik.
Az ábra alján, közepén található számítógép a szerver, és a teljes hálózatot vezérli. A fennmaradó két számítógép munkaállomás. A munkaállomások a szerver által vezérelt hálózatot használják. Az egyik munkaállomás az Személyi számítógép típusú IBM PC, másik - Apple számítógép® Macintosh.
Egy 10Base-T hub biztosítja a fizikai kapcsolatot mindhárom számítógép számára. A jelismétlő funkcióit is ellátja.
A különböző hálózati komponensek közötti vonalak az átviteli közeget jelentik: csavart érpárt. Ez a hálózat fizikai csillag topológiát használ, de logikai busz topológián alapul.
A hálózaton lévő nyomtató közvetlenül csatlakozik a szerverhez a számítógép párhuzamos portján keresztül. Ez a csatlakozás a legtöbb nyomtatóhoz szabványos. A szerver az egyes munkaállomásokról kapott dokumentumokhoz nyomtatási feladatokat fogad el. A beérkező nyomtatási feladatok ezután a megfelelő kábelen keresztül a kiszolgáló párhuzamos portján keresztül kerülnek a nyomtatóra. Noha ez a legegyszerűbb módja annak, hogy több állomás is nyomtathasson dokumentumokat ugyanazon a nyomtatón, vannak más módok is a nyomtatók hálózathoz csatlakoztatására. Például csatlakoztathatja a nyomtatót egy speciális nyomtatószerverhez vagy egy számítógéphez speciális szoftverrel, amely lehetővé teszi a funkciók egyidejű végrehajtását. munkaállomásés nyomtatószerver. Sok nyomtató ma már beépített hálózati kártya, így a nyomtató közvetlenül csatlakozhat az adathordozóhoz a hálózat bármely pontján.
Alatt topológia Egy számítógépes hálózat (elrendezés, konfiguráció, szerkezet) alatt általában a hálózati számítógépek egymáshoz viszonyított fizikai elhelyezkedését és csatlakozási módját értjük. kommunikációs vonalak. Fontos megjegyezni, hogy a koncepció topológia elsősorban arra utal helyi hálózatok, amelyben könnyen nyomon követhető a kapcsolatok szerkezete. A globális hálózatokban a kapcsolatok szerkezete általában rejtve van a felhasználók elől, és nem túl fontos, mivel mindegyik ülés a kommunikáció a maga útján történhet.
Topológia meghatározza a berendezés követelményeit, a használt kábel típusát, az elfogadható és legkényelmesebb vezérlési módokat csere, megbízhatóság munkavégzés, a hálózat bővítésének lehetősége. És bár választott topológia gyakran nem szükséges, hogy a hálózati felhasználó tisztában legyen a fő funkcióival topológiák, azok érdemei és hátrányai.
Három alapvető topológia hálózatok:
· Gumi(busz) - minden számítógép párhuzamosan van csatlakoztatva egyhez kommunikációs vonalak. Az egyes számítógépekről származó információkat egyidejűleg továbbítják az összes többi számítógépnek (1.5. ábra).
Rizs. 1.5. Buszhálózati topológia
· Csillag(csillag) - a többi periféria egy központi számítógéphez csatlakozik, és mindegyik külön használ kommunikációs vonal(1.6. ábra). A perifériás számítógépről származó információ csak a központi számítógéphez, a központi számítógéptől egy vagy több perifériáshoz kerül továbbításra.
Rizs. 1.6. Hálózati topológia csillag
· Gyűrű(gyűrű) - a számítógépek egymás után egy gyűrűben egyesülnek. Az információ továbbítása egy gyűrűben mindig csak egy irányban történik. Mindegyik számítógép csak egy, a láncban őt követő számítógépnek továbbít információt, és csak a láncban lévő előző számítógéptől kap információt (1.7. ábra).
Rizs. 1.7. Hálózati topológia gyűrű
A gyakorlatban más LAN topológiák azonban a legtöbb hálózat pontosan három alapra összpontosít topológia.
Mielőtt rátérne az alaphálózat jellemzőinek elemzésére topológiák, ki kell emelni néhány legfontosabb tényezőt, amelyek befolyásolják a hálózat fizikai teljesítményét és közvetlenül kapcsolódnak a koncepcióhoz. topológia.
A számítógépek egészsége előfizetők) csatlakozik a hálózathoz. Egyes esetekben kudarc előfizető blokkolhatja a teljes hálózatot. Néha meghibásodás előfizető nem befolyásolja a hálózat egészének működését, nem zavarja a többieket előfizetők információt cserélni.
A hálózati berendezés állapota, pl. technikai eszközökkel közvetlenül csatlakozik a hálózathoz (adapterek, adó-vevők, csatlakozók stb.). Az egyik hálózati berendezés meghibásodása előfizetők hatással lehet a teljes hálózatra, de megzavarhatja csere csak eggyel előfizető.
· Hálózati kábel integritása. Ha a hálózati kábel elszakad (például mechanikai hatások miatt), a információcsere a teljes hálózatban vagy annak egy részén. Ugyanilyen kritikus az elektromos kábeleknél rövidzárlat kábelben.
· A kábel hosszának korlátozása a rajta keresztül terjedő jel csillapításával összefüggésben. Tudniillik minden közegben a jel gyengül (csillapodik) a terjedés során. És aztán nagyobb távolságátadja a jelet, annál inkább lecseng (1.8. ábra). Gondoskodni kell arról, hogy a hálózati kábel hossza ne haladja meg az L pr határhosszt, amely felett a csillapítás elfogadhatatlanná válik (vétel előfizető nem ismeri fel a gyengített jelet).
Rizs. 1.8. Jelcsillapítás a hálózaton keresztüli terjedés során
Busz topológia
Topológia a busz (vagy ahogy más néven a közös busz) szerkezeténél fogva felveszi a számítógépek hálózati berendezéseinek azonosságát, valamint az összes előfizetők a hálózati hozzáférésről. A buszon lévő számítógépek csak felváltva tudnak információt továbbítani, mert kommunikációs vonal V ez az eset az egyetlen. Ha több számítógép egyidejűleg továbbít információt, az átfedés következtében torzul ( konfliktus, ütközések). A busz mindig megvalósítja az ún félduplex (félduplex) csere(mindkét irányban, de viszont nem egyszerre).
BAN BEN topológia a buszból hiányzik egy markáns központi előfizető, amelyen keresztül minden információ továbbításra kerül, ez növeli a megbízhatóságát (végül is, ha a központ meghibásodik, a teljes általa vezérelt rendszer működése megszűnik). Új hozzáadása előfizetők A buszhoz való csatlakozás meglehetősen egyszerű, és általában akkor is lehetséges, ha a hálózat működik. A legtöbb esetben a busz használatakor a többihez képest minimális mennyiségű csatlakozó kábel szükséges topológiák.
Mivel a központi előfizető hiányzik, lehetséges megoldás konfliktusok ebben eset minden egyes személy hálózati berendezésére esik előfizető. Emiatt a hálózati berendezések topológia a busz nehezebb, mint másokkal topológiák. A hálózatok széles körű elterjedtsége miatt azonban topológia gumiabroncs (elsősorban a legtöbb népszerű hálózat Ethernet) a hálózati berendezések költsége nem túl magas.
Rizs. 1.9. Kábelszakadás busztopológiájú hálózatban
A busz egyik fontos előnye, hogy ha a hálózat valamelyik számítógépe meghibásodik, az egészséges gépek normálisan folytathatják a munkát. csere.
Úgy tűnik, hogy amikor a kábel elszakad, két teljesen működőképes gumiabroncsot kapunk (1.9. ábra). Ugyanakkor szem előtt kell tartani, hogy az elektromos jelek hosszú távú terjedésének sajátosságai miatt kommunikációs vonalak gondoskodni kell speciális illesztőberendezések elhelyezéséről a busz végein, terminátorokábrán látható. 1,5 és 1,9 téglalapként. Befoglalás nélkül terminátorok a jel a végéről visszaverődik vonalakés torzul, így a hálózati kommunikáció lehetetlenné válik. A kábel szakadása vagy sérülése esetén a koordináció sérül kommunikációs vonalak, és leáll csere még azok között a számítógépek között is, amelyek kapcsolatban maradtak egymással. A koordinációval kapcsolatos további részleteket a kurzus külön részében közöljük. A buszkábel bármely pontján bekövetkező rövidzárlat letiltja a teljes hálózatot.
Bármely hálózati berendezés meghibásodása előfizető a buszon az egész hálózatot lerombolhatja. Ezenkívül egy ilyen meghibásodást meglehetősen nehéz lokalizálni, mivel minden előfizetők párhuzamosan csatlakozik, és nem lehet megérteni, hogy melyik nem működik.
Ha áthalad kommunikációs vonalak hálózatokkal topológia A busz információs jelei gyengülnek, és semmilyen módon nem állnak helyre, ami súlyos korlátozásokat ír elő a teljes hosszra vonatkozóan kommunikációs vonalak. És mindegyik előfizető különböző szintű jeleket tud fogadni a hálózatról az átvitel távolságától függően előfizető. Ez további követelményeket támaszt a hálózati berendezés fogadó csomópontjaival szemben.
Ha elfogadjuk, hogy a jel a hálózati kábelben a határértékig csillapodik elfogadható szinten az L pr hosszon túl, akkor a gumiabroncs teljes hossza nem haladhatja meg az L pr értéket. Ebben az értelemben a gumiabroncs biztosítja a legrövidebb hosszt a többi alaphoz képest topológiák.
A hálózat hosszának növeléséhez topológia busz gyakran több szegmensek(a hálózat részei, amelyek mindegyike egy busz), speciális erősítők és jelvisszaállítók segítségével összekapcsolva - átjátszók vagy átjátszók(Az 1.10. ábra két szegmens összekapcsolását mutatja, a hálózat maximális hossza ebben az esetben 2 L pr-re nő, mivel mindegyik szegmens lehet L pr hosszú). A hálózat hosszának ilyen növekedése azonban nem folytatódhat a végtelenségig. A hosszkorlátozások a jel terjedésének véges sebességéhez kapcsolódnak kommunikációs vonalak.
Rizs. 1.10. Busz típusú hálózat szegmenseinek összekapcsolása átjátszó segítségével
Topológia csillag
A csillag az egyetlen topológia kifejezetten kijelölt központtal rendelkező hálózatok, amelyekhez az összes többi csatlakozik előfizetők. Információcsere kizárólag a központi számítógépen megy keresztül, amely nagy terhelést visel, ezért a hálózaton kívül általában nem tud mást tenni. Nyilvánvaló, hogy a hálózati berendezések a központi előfizető lényegesen összetettebbnek kell lennie, mint a periféria berendezése előfizetők. A mindenki egyenlőségéről előfizetők(mint egy gumiban) ebben az esetben nem szükséges beszélni. Általában a központi számítógép a legerősebb, ehhez van hozzárendelve a központ kezelésének összes funkciója. Nincs hálózati ütközés a következővel: topológia csillag elvileg lehetetlen, mivel az irányítás teljesen központosított.
Ha arról beszélünk fenntarthatóság csillagok a számítógép meghibásodásáig, akkor a periféria vagy hálózati berendezéseinek meghibásodása nem befolyásolja a hálózat többi részének működését, de a központi számítógép bármilyen meghibásodása teljesen működésképtelenné teszi a hálózatot. E tekintetben különleges intézkedéseket kell tenni a központi számítógép és hálózati berendezései megbízhatóságának javítására.
Kábelszakadás vagy rövidzárlat benne, amikor topológia csillag megtörik csere csak egy számítógéppel, és az összes többi számítógép továbbra is normálisan működhet.
Ellentétben a gumiabronccsal, mindegyiken egy csillag kommunikációs vonalak csak kettő van előfizető: központi és az egyik periféria. Leggyakrabban kettőt használnak az összekapcsoláshoz. kommunikációs vonalak, amelyek mindegyike egy irányba, azaz mindegyiken továbbít információt kommunikációs vonalak Csak egy vevő és egy adó van. Ez az úgynevezett átvitel pontról pontra. Mindez nagymértékben leegyszerűsíti a hálózati berendezéseket a busszal összehasonlítva, és szükségtelenné teszi a további külső eszközöket terminátorok.
A jel csillapításának problémája kommunikációs vonalak csillagban is megoldható könnyebb, mint busz esetén, mert minden vevő mindig azonos szintű jelet kap. Maximális hálózathossz topológia a csillag kétszer akkora lehet, mint a buszban (azaz 2 L pr), mivel a központot a perifériával összekötő kábelek mindegyike előfizető, hossza lehet L pr.
Komoly hátrány topológia csillag a szám szigorú korlátozásából áll előfizetők. Általában központi előfizető legfeljebb 8-16 perifériát szolgálhat ki előfizetők. Ezeken a határokon belül az új csatlakozás előfizetők elég egyszerű, de mögöttük egyszerűen lehetetlen. Csillagban megengedett egy másik központi csatlakoztatása periféria helyett előfizető(aminek eredményeként topológia több, egymással összefüggő csillagtól).
ábrán látható csillag. Az 1,6-ot aktív vagy valódi csillagnak nevezik. Van még topológia, az úgynevezett passzív csillag, amely csak külsőre hasonlít csillagra (1.11. ábra). Jelenleg sokkal elterjedtebb, mint egy aktív csillag. Elég azt mondani, hogy ma a legnépszerűbb Ethernet hálózatban használják.
A hálózat közepén ezzel topológia nem számítógépet helyeznek el, hanem egy speciális eszközt - egy hub-ot vagy, ahogyan azt is nevezik, kerékagy(hub), amely ugyanazt a funkciót látja el, mint ismétlő, azaz visszaállítja a bejövő jeleket és továbbítja azokat minden másnak kommunikációs vonalak.
Rizs. 1.11. Topológiájú passzív csillag és ekvivalens áramköre
Kiderült, hogy bár a kábelezési minta hasonlít egy valódi vagy aktív csillaghoz, valójában beszélgetünk gumiról topológia, mivel az egyes számítógépekről származó információkat egyidejűleg továbbítják az összes többi számítógépre, és nincs központi előfizető nem létezik. Természetesen a passzív csillag drágább, mint egy hagyományos busz, hiszen ebben az esetben egy hub is szükséges. Ugyanakkor tartományt biztosít további jellemzők a sztár előnyeihez köthető, különösen leegyszerűsíti a hálózat karbantartását és javítását. Éppen ezért az utóbbi időben a passzív csillag egyre inkább felváltja az igazi csillagot, amelyet kilátástalannak tartanak. topológia.
Köztes típus is megkülönböztethető topológia aktív és passzív csillag között. Ebben az esetben a koncentrátor nem csak újraküldi a hozzá érkező jeleket, hanem vezérli is csere azonban in csere nem vesz részt (ez a hálózatban történik 100VG-AnyLAN).
A csillagok nagy előnye (aktív és passzív egyaránt), hogy minden kapcsolódási pontot egy helyen gyűjtenek össze. Ez megkönnyíti a hálózat működésének nyomon követését és a hibák lokalizálását egyszerű leállítás egyesek közepétől előfizetők(ami például egy busz esetében lehetetlen topológia), valamint korlátozza az illetéktelen személyek hozzáférését a hálózat létfontosságú csatlakozási pontjaihoz. A perifériára előfizető csillag esetén vagy egy kábel (amely mindkét irányban továbbít), vagy kettő (mindegyik kábel a két ellentétes irány egyikében ad) megfelelő lehet, ez utóbbi sokkal gyakoribb.
Közös hátrány mindenki számára topológiák típusú csillag (aktív és passzív egyaránt) lényegesen nagyobb, mint a többinél topológiák, kábel fogyasztás. Például, ha a számítógépek egy sorban helyezkednek el (mint az 1.5. ábrán), akkor a választáskor topológia a csillagnak többször több kábelre lesz szüksége, mint a vele topológia gumi. Ez jelentősen befolyásolja a hálózat egészének költségeit, és jelentősen megnehezíti a kábel lefektetését.
Topológia gyűrű
A gyűrű az topológia ahol minden számítógép csatlakozik kommunikációs vonalak két másikkal: az egyiktől információt kap, a másiknak pedig továbbít. Mindegyiken kommunikációs vonalak, mint egy csillag esetében, csak egy adó és egy vevő működik (pont-pont kommunikáció). Így nincs szükség külsőre terminátorok.
A gyűrű fontos tulajdonsága, hogy minden számítógép újraküldi (visszaállítja, felerősíti) a rá érkező jelet, vagyis ismétlőként működik. Jelcsillapítás a teljes gyűrűben nem számít, csak a gyűrűben lévő szomszédos számítógépek közötti csillapítás a fontos. Ha a csillapítás által korlátozott maximális kábelhossz L pr, akkor a gyűrű teljes hossza elérheti az NL pr-t, ahol N a gyűrűben lévő számítógépek száma. A korlátban a hálózat teljes mérete NL pr /2 lesz, mivel a gyűrűt félbe kell hajtani. A gyakorlatban a gyűrűhálózatok mérete eléri a több tíz kilométert (például hálózatban FDDI). A gyűrű ebből a szempontból lényegesen felülmúlja bármelyik másikat topológia.
Világosan meghatározott középpont a körforgalomnál topológia nem, minden számítógép lehet azonos és egyenlő. Azonban elég gyakran egy különleges előfizető aki kormányoz csere vagy irányítani. Nyilvánvaló, hogy egy ilyen egyetlen vezérlő jelenléte előfizető csökkenti a hálózat megbízhatóságát, mivel meghibásodása azonnal megbénítja az egészet csere.
Szigorúan véve a gyűrűben lévő számítógépek nem teljesen egyenlőek (ellentétben például a busszal topológia). Hiszen egyikük szükségszerűen korábban, a többiek később kap információt az éppen sugárzó számítógéptől. Ezen a funkción van topológiaés ellenőrzési módszerek épülnek csere hálózaton keresztül, kifejezetten a gyűrűhöz tervezve. Az ilyen módszerekben a következő átvitel joga (vagy, ahogy mondják, a hálózat rögzítése) egymás után átmegy a következő számítógéphez egy körben. Új csatlakoztatása előfizetők A ringbe való belépés meglehetősen egyszerű, bár ehhez a teljes hálózat kötelező leállítása szükséges a kapcsolat idejére. Mint egy gumiabroncs esetében, a maximális szám előfizetők a ringben elég nagy lehet (akár ezer vagy több). Gyűrű topológiaáltalában nagy ellenállással rendelkezik a túlterhelésekkel szemben, megbízható működést biztosít a hálózaton keresztül továbbított nagy információáramlással, mivel általában nincsenek benne ütközések (ellentétben a busszal), és nincs központi előfizető(a csillaggal ellentétben), amely túlterhelhető nagy mennyiségű információval.
Rizs. 1.12. Hálózat két gyűrűvel
A gyűrűben lévő jel egymás után halad át a hálózat összes számítógépén, így legalább az egyik (vagy hálózati berendezésének) meghibásodása megzavarja a hálózat egészét. Ez a gyűrű jelentős hátránya.
Hasonlóképpen, a gyűrű bármelyik kábelében bekövetkező szakadás vagy rövidzárlat az egész hálózatot használhatatlanná teszi. A figyelembe vett három közül topológiák a gyűrű a leginkább érzékeny a kábel sérülésére, ezért abban az esetben topológia a gyűrűk általában két (vagy több) párhuzamos elhelyezést biztosítanak kommunikációs vonalak, amelyek közül az egyik tartalékban van.
Néha a hálózat topológia a gyűrű két párhuzamos gyűrű alapján készül kommunikációs vonalak, ellenkező irányú információt továbbít (1.12. ábra). Egy ilyen megoldás célja az információátvitel sebességének (ideális esetben kétszeres) növelése a hálózaton keresztül. Ezenkívül, ha az egyik kábel megsérül, a hálózat egy másik kábellel is működhet (a maximális sebesség azonban csökken).
Egyéb topológiák
A három alap mellett topológiák gyakran használják hálózatként topológia fa (fa), amely több csillag kombinációjának tekinthető. Sőt, akárcsak a csillagok esetében, a fa is lehet aktív vagy igaz (1.13. ábra) és passzív (1.14. ábra). Aktív fával a többek egyesülésének központjaiban kommunikációs vonalak vannak központi számítógépek, és passzív - hubokkal ( csomópontok).
Rizs. 1.13. Topológia aktív fa
Rizs. 1.14. Topológia passzív fa. K - koncentrátorok
Elég gyakran kombinálva topológia, amelyek között a legelterjedtebb a csillaggumi (1.15. ábra) és a csillaggyűrű (1.16. ábra).
Rizs. 1.15. Példa csillag-busz topológiára
Rizs. 1.16. Példa a csillaggyűrű topológiájára
In star-bus (star-bus) topológia busz és passzív csillag kombinációját használják. Mind az egyes számítógépek, mind a teljes buszszegmensek csatlakoznak a hubhoz. Valójában a fizikai topológia egy busz, amely a hálózat összes számítógépét tartalmazza. Ebben topológia több hub is használható, amelyek összekapcsolódnak és alkotják az úgynevezett fő, gerinc buszt. Az egyes hubokhoz külön számítógépek vagy buszszegmensek csatlakoznak. Az eredmény egy csillaggumi fa. Így a felhasználó rugalmasan kombinálhatja a gyűjtősín és a csillag előnyeit topológiák, valamint egyszerűen módosíthatja a hálózatra csatlakoztatott számítógépek számát. Az információterjesztés szempontjából ez topológia egyenértékű egy klasszikus gumiabronccsal.
Csillaggyűrű esetén (csillaggyűrű) topológia nem magukat a számítógépeket egyesítik egy gyűrűvé, hanem speciális hubokat (az 1.16. ábrán téglalapok formájában), amelyekhez a számítógépeket csillag alakú dupla segítségével csatlakoztatják. kommunikációs vonalak. Valójában a hálózaton lévő összes számítógép egy zárt gyűrűben található, mivel a hubokon belül kommunikációs vonalak zárt hurkot képeznek (az 1.16. ábra szerint). Ez topológia lehetővé teszi a csillag és a gyűrű előnyeinek kombinálását topológiák. Például a hubok lehetővé teszik a hálózati kábelek csatlakozási pontjainak egy helyen történő összegyűjtését. Az információterjesztés szempontjából ez topológia egyenértékű a klasszikus gyűrűvel.
Befejezésül el kell mondanunk a rácsról is topológia(háló), amelyben a számítógépeket nem egy, hanem több köti össze kommunikációs vonalak, rácsot alkotva (1.17. ábra).
Rizs. 1.17. Rács topológia: teljes (a) és részleges (b)
Teljes rácsban topológia minden számítógép közvetlenül kapcsolódik az összes többi számítógéphez. Ebben az esetben a számítógépek számának növekedésével a kommunikációs vonalak. Ezen túlmenően, a hálózati konfiguráció bármilyen változtatásához minden számítógép hálózati hardverén, tehát teljes hálózaton kell változtatni topológia nem terjedt el széles körben.
Részleges rács topológia csak a legaktívabb, maximális mennyiségű információt továbbító számítógépek számára feltételez közvetlen kapcsolatokat. A többi számítógép köztes csomópontokon keresztül csatlakozik. Rács topológia lehetővé teszi, hogy válasszon egy útvonalat az információ szállításához előfizető Nak nek előfizető a hibás területek elkerülése. Ez egyrészt növeli a hálózat megbízhatóságát, másrészt jelentős bonyolítást igényel a hálózati berendezéstől, amelynek meg kell választania az útvonalat.
Frissítve - 2017-02-16
A helyi hálózatok topológiatípusai. Egyesek számára ez a kérdés nem tűnik érdekesnek és unalmasnak, de az általános fejlődéshez, legalábbis röviden, nem árt. Talán még valahol megmutathatja tudását helyi hálózatés tisztelettel néznek rád. Vagy talán úgy fordul majd az életed, hogy még közelről is szembe kell nézned ezzel a kérdéssel.
Pontosan ez történt velem – amitől a legjobban féltem, azzal kellett dolgoznom. És kiderült, hogy minden félelmem csak a nem tudásból fakad, és most már nagyon szeretek helyi hálózatokkal foglalkozni, és magam krimpelni kábeleket. Röviden és érthetően írok, hogy ne untassalak olyan részletekkel, amelyek esetleg nem igazán hasznosak az Ön számára.
Melyek a helyi hálózatok előnyei, amelyeket ezekben a cikkekben olvashat:
A számítógépek fizikai összekapcsolásának sémáját ún hálózati topológia .
Létezik három fő típusahálózati topológiák. A hálózati topológia típusai- ami? Milyen típusú hálózatot válasszunk hogy olcsó és megbízható legyen.
Egy ilyen hálózat előnye a meglehetősen magas megbízhatóság. Minél több számítógép van a ringben, a hálózat annál tovább válaszol a kérésekre. A legnagyobb hátrány azonban az, hogy ha legalább egy eszköz meghibásodott, az egész hálózat megtagadta a működést. És egy ilyen hálózat költsége magas a kábelek, hálózati adapterek és egyéb berendezések költsége miatt.
2. Lineáris hálózati topológia vagy közös busz
. Lineáris topológiával az összes hálózati elemet egymás után egyetlen kábellel csatlakoztatják.
A szegmensek végeit speciális ellenállásokkal kell lezárni, amelyeket ún terminátorok .
Amikor létrehoz egy ilyen hálózatot nem használják opcionális felszerelés- csak kábel. Az ilyen hálózatban lévő összes csatlakoztatott eszköz „hallgat” és csak azokat az információcsomagokat fogadja, amelyeket csak nekik szántak, a többit figyelmen kívül hagyja.
Az ilyen hálózat előnyei a könnyű szervezés és az alacsony költség. De jelentős hátránya az alacsony károsodási ellenállás. A kábel bármilyen sérülése a teljes hálózat meghibásodását vonja maga után. Ráadásul a hibaelhárítás nagyon nehéz.
3. Csillag topológia domináns a modern helyi hálózatokban. Ez a legfunkcionálisabb és legstabilabb. A hálózat minden számítógépe egy speciális eszközhöz csatlakozik, amelyet hubnak (hubnak) vagy kapcsolónak (kapcsolónak) neveznek. Ennek a topológiának a létrehozásakor az egyes eszközök egymástól függetlenül jutnak hozzá a hálózathoz, és ha az egyik csatlakozó kábel elszakad, akkor csak az egyik hálózati elem áll le, ami nagyban leegyszerűsíti a hibaelhárítást.
Ezenkívül egy ilyen hálózat lehetővé teszi új eszközök csatlakoztatását probléma és a régi eszközök csatlakoztatásának megváltoztatása nélkül. Több hálózatot is kiépíthet és összekapcsolhat egy hálózatba. Elég egy kábelt csatlakoztatni az egyik kapcsolótól a másikhoz.
Az ilyen hálózatok meglehetősen rugalmasak, könnyen bővíthetők és viszonylag olcsók. Itt mérlegeltük hálózati topológia típusok. Legközelebb a hálózati eszközökről fogok mesélni.
Most kiválaszthatja a kapcsolat típusát otthoni számítógépeihez, és létrehozhatja.
A "topológia" kifejezésnek számos jelentése van, amelyek közül az egyiket a számítógépes világban a hálózatok leírására használják. Mi a topológia tovább, és figyelembe kell venni. De egy kicsit előre haladva, a legegyszerűbb esetben ez a fogalom a hálózathoz csatlakoztatott számítógépek konfigurációjának (helyének) leírásának tekinthető. Más szavakkal, mindez azon múlik, hogy nem is magukat a kapcsolatokat kell megérteni, hanem a geometriai formákat, amelyek megfelelnek az egyes terminálelrendezéseknek.
Amint az már világos, az egyetlen hálózatba egyesített számítógépek nem véletlenszerűen, hanem szigorúan meghatározott sorrendben kapcsolódnak hozzájuk. Ennek a sémának a leírására bevezettük a topológia fogalmát.
Alapvetően mi az a topológia? Térkép, séma, diagram, térkép. A leíró folyamat, amint az már világos, némileg rokon a geometria elemi ismeretével. Ez a kifejezés azonban nem tekinthető pusztán geometriai szempontból. Mivel nem csak kapcsolatokról, hanem információátadásról is beszélünk, ezzel kapcsolatban ezt a tényezőt is figyelembe kell venni.
Általánosságban elmondható, hogy a számítógépes topológiának nincs egységes fogalma. Általánosan elfogadott, hogy többféle topológia létezhet, amelyek együttesen írnak le egy adott hálózati szervezetet. Valójában a hálózatok teljesen eltérőek lehetnek.
Például a több számítógépes terminál összekapcsolásának egyetlen egésszé szervezésének legegyszerűbb formáját helyi hálózatnak nevezhetjük. Vannak köztes típusú hálózatok is (városi, regionális stb.).
Végül a legnagyobbak globális hálózatok, amelyek nagy földrajzi régiókat érintenek, és magukban foglalnak minden más típusú hálózatot, valamint számítógépeket és távközlési berendezéseket.
De mit értünk jelen esetben a helyi hálózat topológiáján, mint a több számítógép egymáshoz való kapcsolásának megszervezésének egyik legegyszerűbb formán?
A leírt folyamatok és struktúrák alapján több típusra oszthatók:
Most néhány szó a topológiák típusainak általánosan elfogadott linkek szerinti osztályozásáról. A topológia összefüggésében érdemes külön megjegyezni egy másik típusú besorolást, amely csak azt írja le, hogyan csatlakozik a számítógép a hálózathoz, vagy más terminálokkal vagy fő csomópontokkal való interakciójának elvét. Ebben az esetben a teljesen összekapcsolt és nem teljesen összekapcsolt topológiák fogalma válik relevánssá.
A teljesen összekapcsolt struktúra (és ezt az egész világon elismerik) rendkívül nehézkes, mivel egyetlen hálózati struktúrában minden egyes terminál össze van kötve az összes többivel. Ebben az esetben a kényelmetlenség abban rejlik, hogy minden számítógéphez további kommunikációs berendezéseket kell telepíteni, és magát a terminált kellően nagy számú kommunikációs porttal kell felszerelni. És általában az ilyen szerkezetek, ha használják, rendkívül ritkák.
A nem teljesen összekapcsolt topológia ebben a tekintetben sokkal előnyösebbnek tűnik, mivel minden egyes terminál nem csatlakozik az összes többi számítógéphez, hanem információkat fogad vagy továbbít bizonyos hálózati csomópontokon keresztül, vagy közvetlenül hozzáfér egy központi hubhoz vagy hubhoz. Ennek frappáns példája a csillaghálózati topológia.
Mivel a terminálok egyetlen egésszé (hálózatba) való kombinálásának fő módszereiről beszélünk, az összes fő típus fő topológiáján kell elidőnünk, amelyek közül a főbbek a „busz”, „csillag” és „gyűrű”, bár van néhány vegyes típus.
A terminálok ilyen típusú hálózatba kapcsolása meglehetősen népszerű, bár nagyon komoly hátrányai vannak.
Egy egyszerű példával megfontolhatja, mi az a busz topológia. Képzeljen el egy kábelt, amelynek mindkét oldalán több csap található. Minden ilyen ág végén egy számítógépes terminál található. Közvetlenül nem kapcsolódnak egymáshoz, az információ vétele és továbbítása egyetlen autópályán keresztül történik, amelynek mindkét végén speciális lezárók vannak felszerelve, amelyek megakadályozzák a jel visszaverődését. Ez egy szabványos lineáris hálózati topológia.
Az ilyen kapcsolat előnye, hogy a fő törzs hossza jelentősen csökken, és egyetlen terminál meghibásodása nem befolyásolja a hálózat egészének működését. A fő hátrány az, hogy a gerinchálózat működésének megsértése esetén a teljes hálózat működésképtelenné válik. Ezenkívül a "busz" topológia korlátozott a csatlakoztatott munkaállomások számában, és meglehetősen alacsony teljesítményű az erőforrások elosztása miatt a hálózat összes terminálja között. Az eloszlás lehet egyenletes vagy egyenetlen.
A "csillag" hálózat topológiája bizonyos értelemben "buszra" hasonlít, azzal a különbséggel, hogy az összes terminál nem egyetlen gerinchálózatra, hanem egy központi elosztó eszközre (hub, hub) csatlakozik.
Csak a hubon keresztül minden számítógép kommunikálhat egymással. A hub az összes eszközhöz továbbítja az információkat, de csak azok kapják, amelyekre szánták. Az ilyen kapcsolat előnyei közé tartozik az összes hálózati terminál lehetősége, valamint újak csatlakoztatása. A központi kapcsolókészülék meghibásodása azonban – akárcsak a „busz” esetében – az egész hálózatra nézve következményekkel jár.
Végül van egy másik típusú kapcsolatunk is - a hálózat gyűrűs topológiája. Amint az már a névből is kiderül, a számítógépek szekvenciálisan kapcsolódnak egymáshoz köztes csomópontokon keresztül, aminek eredményeként ördögi kör jön létre (természetesen a kör ebben az esetben feltételes fogalom).
Az átvitel során a kiindulási pontról érkező információ áthalad az összes terminálon, amely a végső címzett előtt van. De a végső kedvezményezett elismerése a token hozzáférésen alapul. Vagyis csak a bejelöltek kapnak információt információáramlás terminál. Egy ilyen sémát gyakorlatilag soha nem használnak, mivel egy számítógép meghibásodása automatikusan megzavarja a teljes hálózat működését.
Az ilyen típusú kapcsolatok úgy érhetők el, hogy a fenti kapcsolatokból eltávolítanak néhány kapcsolatot, vagy hozzáadják azokat. A legtöbb esetben ezt a sémát nagy hálózatokban használják.
E tekintetben több alapvető származékot lehet definiálni. A legelterjedtebbek az olyan sémák, mint a "dupla gyűrű", "fa", "rács", "hópehely", "közeli hálózat" stb. Amint a nevekből is látszik, ezek mind a fő téma témájának változatai. típusú csatlakozások, amelyeket az alaphoz vesznek.
Van még vegyes típusú topológia, amely több másikat (alhálózatot) is kombinálhat, néhány jellemző sajátosság szerint csoportosítva.
Most már valószínűleg világos, hogy mi a topológia. Ha levonunk valami általános következtetést, ezt a koncepciót a hálózaton lévő számítógépek csatlakoztatásának és interakciójának leírása. Ennek módja kizárólag a terminálok egyesítésének módjától függ. És azt mondani, hogy ma lehetetlen egyetlen univerzális kapcsolódási lehetőséget sem kiemelni. Minden konkrét esetben és az igényektől függően egy vagy másik típusú csatlakozás alkalmazható. De a helyi hálózatokban, ha kifejezetten róluk beszélünk, a leggyakoribb a "csillag" séma, bár a "busz" még mindig széles körben használatos.
Hozzá kell tenni, hogy a központosítás és a decentralizáció fogalma is megtalálható benne, de ezek többnyire nem a kapcsolatokhoz kapcsolódnak, hanem a hálózati terminálok kezelését és az ezek feletti irányítást biztosító rendszerhez. A központosítás egyértelműen csillagkapcsolatokban fejeződik ki, de erre a típusra is alkalmazható a decentralizáció, amely további elemek bevezetését biztosítja a hálózat megbízhatóságának növelése érdekében, ha a központi kapcsoló meghibásodik. Elég hatékony fejlesztés ebből a szempontból a "hiperkocka" séma, de nagyon nehéz kidolgozni.
A topológia (konfiguráció) a számítógépek hálózaton belüli összekapcsolásának módja. A topológia típusa határozza meg a munkaállomások költségét, biztonságát, teljesítményét és megbízhatóságát, amelyeknél a fájlszerver elérési ideje számít.
A topológia fogalmát széles körben használják a hálózatépítésben. A LAN topológiák osztályozásának egyik megközelítése a topológiák két fő osztályának kiosztása: broadcast és soros.
A broadcast topológiákban a PC olyan jeleket továbbít, amelyeket más PC-k is felvehetnek. Ilyen topológiák közé tartoznak a topológiák: közös busz, fa, csillag.
Soros topológiák esetén az információ csak egy PC-re kerül továbbításra. Példák az ilyen topológiákra: tetszőleges (tetszőleges PC-kapcsolat), gyűrű, lánc.
Az optimális topológia kiválasztásakor három fő célt követünk:
Alternatív útválasztás és az adatátvitel maximális megbízhatóságának biztosítása;
Az adatblokkok továbbításának optimális útvonalának kiválasztása;
Elfogadható válaszidő és átviteli sebesség biztosítása.
Egy adott típusú hálózat kiválasztásakor fontos figyelembe venni annak topológiáját. A fő hálózati topológiák a következők: busz (vonal) topológia, csillag, gyűrű és fa.
Például egy ArcNet hálózati konfiguráció lineáris és csillag topológiát is használ. A Token Ring hálózatok fizikailag úgy néznek ki, mint egy csillag, de logikailag a csomagjaikat a gyűrű körül küldik. Az Ethernet hálózaton az adatátvitel vonalbuszon keresztül történik, így minden állomás egyszerre látja a jelet.
A topológiák típusai
Öt fő topológia létezik (3.1. ábra): közös busz (Bus); cseng Cseng); csillag (Csillag); faszerű (Fa); sejtes (Mesh).
Rizs. 3.1. Topológia típusok
Közös busz
A megosztott busz a hálózati topológia egy olyan típusa, amelyben a munkaállomások egyetlen kábelszakasz, úgynevezett szegmens mentén helyezkednek el. A közös busz topológia (3.2. ábra) egyetlen kábel használatát foglalja magában, amelyhez a hálózat összes számítógépe csatlakozik.
Közös busz topológia esetén a kábelt minden állomás felváltva használja:
Rizs. 3.2. Topológia Közös busz
1. Adatcsomagok továbbításakor minden számítógép egy adott LAN-számítógéphez címzi, és továbbítja azt hálózati kábel elektromos jelek formájában.
2. Az elektromos jelek formájában lévő csomag a "buszon" mindkét irányban továbbítódik a hálózat összes számítógépéhez.
3. Azonban csak az a cím kap információt, amely megegyezik a csomag fejlécében megadott címzett címmel. Mivel egyszerre csak egy számítógép tud továbbítani a hálózaton, a LAN teljesítménye a buszra csatlakoztatott számítógépek számától függ. Minél több van belőlük, minél több a folyamatban lévő adatátvitel, annál alacsonyabb a hálózati teljesítmény. Lehetetlen azonban jelezni a hálózati sávszélesség közvetlen függőségét a számítógépek számától, mivel ezt a következők is befolyásolják:
· PC-hálózat hardver jellemzői;
a PC-üzenetek továbbításának gyakorisága;
a futó hálózati alkalmazások típusa;
· kábel típusa és a hálózatban lévő számítógépek közötti távolság.
"Bus" - passzív topológia. Ez azt jelenti, hogy a számítógépek csak "meghallgatják" a hálózaton keresztül továbbított adatokat, de nem helyezik át azokat a küldőtől a vevőig. Ezért, ha az egyik számítógép meghibásodik, az nem befolyásolja a teljes hálózat működését.
4. Az adatok elektromos jelek formájában terjednek a hálózatban a kábel egyik végétől a másikig, és amikor elérik a kábel végét, visszaverődnek és elfoglalják a "buszt", ami nem engedi meg a többi számítógépet. átad.
5. Az elektromos jelek visszaverődésének megakadályozása érdekében a kábel mindkét végén terminátorok (T) vannak felszerelve, amelyek elnyelik a "buszon" áthaladó jeleket.
6. A PC-k közötti jelentős távolság mellett (pl. vékony koaxiális kábelnél 180 m) csillapítás figyelhető meg a buszszegmensben elektromos jel, ami a továbbított adatcsomag torzulásához vagy elvesztéséhez vezethet. Ebben az esetben az eredeti szegmenst két részre kell osztani, és közéjük kell telepíteni egy további eszközt - egy átjátszót (repeater), amely felerősíti a vett jelet, mielőtt továbbküldené.
A hálózat hosszában megfelelően elhelyezett átjátszók lehetővé teszik a kiszolgált hálózat hosszának és a szomszédos számítógépek közötti távolság növelését. Emlékeztetni kell arra, hogy a hálózati kábel minden végét csatlakoztatni kell valamihez: számítógéphez, terminátorhoz vagy átjátszóhoz.
A hálózati kábel elszakadása vagy az egyik végének leválasztása a hálózat megszűnéséhez vezet. A hálózat nem működik. Maguk a PC-hálózatok teljes mértékben működőképesek maradnak, de nem tudnak kommunikálni egymással. Ha a LAN szerver alapú, ahol a legtöbb szoftver és információforrás a szerveren van tárolva, akkor a PC, bár működőképes marad, a gyakorlati munkához kevés haszna van.
Az Ethernet hálózatokban a busztopológiát használják, de az utóbbi időben ritka.
A gyakori busztopológiákra példa a 10Base-5 (számítógép csatlakoztatása vastag koaxiális kábellel) és a 10Base-2 (számítógép csatlakoztatása vékony koaxiális kábellel).
Gyűrű
A gyűrű egy LAN topológia, amelyben minden állomás két másik állomáshoz csatlakozik, és így egy gyűrűt alkot (3.3. ábra). Az adatok egy irányban (a gyűrű mentén) kerülnek átvitelre egyik munkaállomásról a másikra. Minden PC ismétlőként működik, üzeneteket továbbítva a következő PC-re, azaz. az adatok továbbítása egyik számítógépről a másikra, mintha relé útján történik. Ha egy számítógép egy másik számítógépnek szánt adatot kap, azt a gyűrű mentén továbbítja, ellenkező esetben nem. A fő probléma a gyűrűs topológiával az, hogy minden munkaállomásnak aktívan részt kell vennie az információátvitelben, és ha legalább az egyik meghibásodik, az egész hálózat megbénul. Egy új munkaállomás csatlakoztatásához rövid hálózati leállás szükséges, mint pl beszerelés közben a gyűrűnek nyitva kell lennie. Topológia A gyűrűnek nagymértékben kiszámítható válaszideje van, amelyet a munkaállomások száma határoz meg.
Rizs. 3.3. Topológia gyűrű
A tiszta gyűrű topológiát ritkán használják. Ehelyett a gyűrű topológia szállítási szerepet játszik a hozzáférési módszer sémában. A gyűrű egy logikai útvonalat ír le, és a csomagot egyik állomásról a másikra továbbítják, és végül egy teljes kört tesznek meg. A Token Ring hálózatokban a központi elosztótól induló kábelágat MAU-nak (Multiple Access Unit) hívják. A MAU-nak van egy belső gyűrűje, amely összeköti a hozzá csatlakoztatott összes állomást, és alternatív útvonalként használható, ha az egyik munkaállomás kábele megszakad vagy lecsatlakozik. Amikor a munkaállomás kábele csatlakozik a MAU-hoz, az egyszerűen a gyűrű meghosszabbítását képezi: a jelek a munkaállomáshoz jutnak, majd visszatérnek a belső gyűrűbe.
Csillag
A csillag egy LAN-topológia (3.4. ábra), amelyben minden munkaállomás egy központi csomóponthoz (például hubhoz) csatlakozik, amely kapcsolatokat hoz létre, karbantart és megszakít a munkaállomások között. Ennek a topológiának az az előnye, hogy könnyen kizárható egy hibás csomópont. Ha azonban a központi csomópont meghibásodik, az egész hálózat leáll.
Rizs. 3.4. Topológia csillag
Ebben az esetben minden számítógép egy speciális hálózati adapter külön kábellel csatlakozik az egyesítő eszközhöz. Ha szükséges, több csillag topológiájú hálózatot is kombinálhat, így elágazó hálózati konfigurációkat kaphat. Minden leágazási ponton speciális csatlakozókat (elosztókat, átjátszókat vagy hozzáférési eszközöket) kell használni.
A csillag topológiára példa a 10BASE-T csavart érpáros Ethernet topológia, a csillag középpontja általában a Hub.
A csillag topológia kábeltörés elleni védelmet biztosít. Ha a munkaállomás kábele megsérül, az nem vezet a teljes hálózati szegmens meghibásodásához. Könnyűvé teszi a csatlakozási problémák diagnosztizálását is, mivel minden munkaállomás saját kábelszegmenssel csatlakozik a hubhoz. A diagnosztikához elegendő egy kábelszakadást találni, amely egy nem működő állomáshoz vezet. A hálózat többi része továbbra is normálisan működik.
A csillag topológiának azonban vannak hátrányai is. Először is sok kábel kell hozzá. Másodszor, a hubok meglehetősen drágák. Harmadszor, a nagy mennyiségű kábellel rendelkező kábelelosztókat nehéz karbantartani. Azonban a legtöbb esetben ez a topológia olcsó csavart érpárú kábelt használ. Bizonyos esetekben akár meglévő telefonkábeleket is használhat. Ezenkívül a diagnosztika és a tesztelés érdekében előnyös az összes kábelvéget egy helyre gyűjteni.
Az alapvető hálózati topológiák összehasonlító jellemzőit a táblázat mutatja be. 3.1.
3.1. táblázat. Összehasonlító jellemzők alapvető hálózati topológiák
|
Topológia |
Előnyök |
Hibák |
|
Gazdaságos kábelfogyasztás; Olcsó és könnyen használható átviteli közeg; Egyszerűség és megbízhatóság; Könnyű bővíthetőség |
Jelentős forgalom esetén az áteresztőképesség csökken; A problémák nehéz lokalizálása; Bármely kábelszakasz meghibásodása leállítja a teljes hálózat működését. |
|
|
"Gyűrű" |
Minden számítógép egyenlő hozzáféréssel rendelkezik; A felhasználók száma nem befolyásolja a teljesítményt |
Egy számítógép meghibásodása a teljes hálózatot letiltja; Nehezen lokalizálható a problémák; A hálózati konfiguráció módosításához a teljes hálózat leállítása szükséges |
|
"Csillag" |
Könnyen telepíthető a hálózat vagy új PC-k hozzáadásával módosítható a hálózat; Központi ellenőrzés és irányítás; Egy PC vagy egy kábelszakasz meghibásodása nem befolyásolja a teljes hálózat működését |
A hub (kapcsoló) meghibásodása vagy áramkimaradása letiltja a teljes hálózatot; magas kábelfogyasztás |
