Топологія «Зірка» - це топологія з явно виділеним центром, до якого підключаються всі інші абоненти. Весь обмін інформацією йде винятково через центральний вузол, на який у такий спосіб лягає дуже більше навантаження, тому нічим іншим, крім мережі, воно займатися не може. Зрозуміло, що мережне устаткування центрального абонента повинне бути істотно більше складним, чим устаткування периферійних абонентів. Про рівноправність абонентів у цьому випадку говорити не доводиться. Як правило, саме центральний вузол є самим потужним, і саме на нього покладають всі функції по керуванню обміном. Ніякі конфлікти в мережі з топологією «зірка» у принципі неможливі, тому що керування повністю централізоване, конфліктувати нема чому.
Якщо говорити про стійкість зірки до відмов комп’ютерів, то вихід з ладу периферійного комп’ютера ніяк не відбивається на функціонуванні частини мережі, що залишилася, зате будь-яка відмова центрального комп’ютера робить мережу повністю непрацездатною. Тому повинні прийматися спеціальні заходи щодо підвищення надійності центрального комп’ютера і його мережної апаратури. Обрив будь-якого кабелю або коротке замикання в ньому при топології «зірка» порушує обмін тільки з одним комп’ютером, а всі інші комп’ютери можуть нормально продовжувати роботу.
На відміну від шини, у зірці на кожній лінії зв’язку перебувають тільки два абоненти: центральний і один з периферійних. Найчастіше для їхнього з’єднання використовується дві лінії зв’язку, кожна з яких передає інформацію тільки в одному напрямку. Таким чином, на кожній лінії зв’язку є тільки один приймач і один передавач. Все це істотно спрощує мережне встаткування в порівнянні із шиною й рятує від необхідності застосування додаткових зовнішніх термінаторів. Проблема загасання сигналів у лінії зв’язку також вирішується в «зірці» простіше, ніж в «шині», адже кожний приймач завжди одержує сигнал одного рівня. Серйозний недолік топології «зірка» складається у жорсткому обмеженні кількості абонентів. Звичайно центральний абонент може обслуговувати не більше 8-16 периферійних абонентів. Якщо в цих межах підключення нових абонентів досить просто, то при їхньому перевищенні воно просто неможливо. Правда, іноді в зірці передбачається можливість нарощування, тобто підключення замість одного з периферійних абонентів ще одного центрального абонента (у результаті виходить топологія з декількох з’єднаних між собою зірок).
Існує топологія зірки, що зветься активною, або справжньою зіркою.
Кільце найбільш уразливе до ушкоджень кабелю, тому в цій топології звичайно передбачають прокладку двох (або більше) паралельних ліній зв’язку, одна з яких перебуває в резерві (рис.5).
У той же час велика перевага кільця полягає в тому, що ретрансляція сигналів кожним абонентом дозволяє істотно збільшити розміри всієї мережі в цілому (часом до декількох десятків кілометрів). Кільце щодо цього істотно перевершує будь-які інші топології.
Недоліком кільця (у порівнянні із зіркою) можна вважати те, що до кожного комп’ютера мережі необхідно підвести два кабелі.
Іноді топологія «кільце» виконується на основі двох кільцевих ліній зв’язку, що передають інформацію в протилежних напрямках. Мета подібного рішення – збільшення (в ідеалі удвічі) швидкості передачі інформації. До того ж при ушкодженні одного з кабелів мережа може працювати з іншим кабелем (правда, гранична швидкість зменшиться).
1.3 Топологія "Шина"
Топологія «шина» (або, як її ще називають, «загальна шина») самою своєю структурою припускає ідентичність мережного устаткування комп’ютерів, а також рівноправність всіх абонентів. При такому з’єднанні комп’ютери можуть передавати тільки по черзі, тому що лінія зв’язку єдина. У іншому випадку передана інформація буде спотворюватися в результаті накладення (конфлікту, колізії). Таким чином, у шині реалізується режим напівдуплексного (half duplex) обміну (в обох напрямках, але по черзі, а не одночасно).
У топології «шина» відсутній центральний абонент, через який передається вся інформація, що збільшує її надійність (адже при відмові будь-якого центра перестає функціонувати вся керована цим центром система). Додавання нових абонентів у шину досить просте й звичайно можливе навіть під час роботи мережі. У більшості випадків при використанні шини потрібна мінімальна кількість сполучного кабелю в порівнянні з іншими топологіями. Правда, треба врахувати, що до кожного комп’ютера (крім двох крайніх) підходить два кабелі, що не завжди зручно. Тому що дозвіл можливих конфліктів у цьому випадку лягає на мережне устаткування кожного окремого абонента, апаратура мережного адаптера при топології «шина» виходить складніше, ніж при інших топологіях. Однак через широке поширення мереж з топологією «шина» (Ethernet, Arcnet) вартість мережного устаткування виходить не занадто високою.
Шині не страшні відмови окремих комп’ютерів, тому що всі інші комп’ютери мережі можуть нормально продовжувати обмін. Може здатися, що шині не страшний і обрив кабелю, оскільки в цьому випадку ми одержимо дві цілком працездатні шини. Однак через особливості поширення електричних сигналів по довгих лініях зв’язку необхідно передбачати включення на кінцях шини спеціальних пристроїв – термінаторів, показаних на рис. 6 у вигляді прямокутників.
Рисунок 6 - Топологія "Шина"
Без включення термінаторів сигнал відбивається від кінця лінії й спотворюється так, що зв’язок по мережі стає неможливою. Так що при розриві або ушкодженні кабелю порушується узгодження лінії зв’язку, і припиняється обмін навіть між тими комп’ютерами, які залишилися з’єднаними між собою. Коротке замикання в будь-якій крапці кабелю шини виводить із ладу всю мережу. Будь-яка відмова мережного устаткування в шині дуже важко локалізувати, тому що всі адаптери включені паралельно, і зрозуміти, який з них вийшов з ладу, не так-те просто.
При проходженні по лінії зв’язку мережі з топологією «шина» інформаційні сигнали послабляються й ніяк не відновлюються, що накладає тверді обмеження на сумарну довжину ліній зв’язку, крім того, кожний абонент може одержувати з мережі сигнали різного рівня залежно від відстані до передавального абонента. Це висуває додаткові вимоги до прийомних вузлів мережного устаткування. Для збільшення довжини мережі з топологією «шина» часто використовують кілька сегментів (кожний з яких являє собою шину), з’єднаних між собою за допомогою спеціальних відновлювачів сигналів - репітерів.
Однак таке нарощування довжини мережі не може тривати нескінченно, тому що існують ще й обмеження, пов’язані з кінцевою швидкістю поширення сигналів по лініях зв’язку.
1.4 Коміркова топологія
Коміркова топологія (mesh) утворюється з повнозв’язної шляхом видалення деяких можливих зв'язків. У мережі з комірковою топологією безпосередньо зв'язуються тільки ті вузли, між якими відбувається інтенсивний обмін даними, а для обміну даними між вузлами, не сполученими прямими зв'язками, використовуються транзитні передачі через проміжні вузли. Коміркова топологія припускає з'єднання великої кількості вузлів і характерна, як правило, для глобальних мереж.
Рисунок 7 - Коміркова топологія
1.5 Топологія «Дерево»
Дерево - це топологія мереж, в якій кожен вузол вищого рівня пов'язаний з вузлами нижчого рівня зіркоподібній зв'язком, утворюючи комбінацію зірок. Також дерево називають ієрархічної зіркою. Назва дерево прийшло з теорії графів. Перший вузол дерева прийнято називати коренем, такі вузли високого рівня - батьківськими, а вузли нижчого рівня - дочірніми. Таким чином кожен дочірній вузол, який має зв'язок з більш низькими вузлами, є для цих вузлів батьківським.
Рисунок 8 - Топологія "Дерево"
За кількістю дочірніх вузлів дерева діляться на виконавчі (бінарні) і N-арні дерева. Топологія двійкового дерева на увазі, аналогічно бінарного дереву, що у кожного батьківського вузла може бути не більше двох дочірніх. Топологія N-арного дерева має на увазі, аналогічно N-арному дереву, що у кожного батьківського вузла може бути більше двох дочірніх.
Також дерева можуть бути як активними, так і пасивними. В активних деревах як вузли використовують комп'ютери, в пасивних - комутатори.
Таким чином ця топологія об'єднує в собі властивості двох інших топологій: шина і зірка.
2 Порівняльні характеристики топологій
2.1 Топологія «Зірка»
Переваги:
- висока швидкодія мережі, так як загальна продуктивність мережі залежить тільки від продуктивності центрального вузла;
- легкість підключення нового вузла;
- при виході з ладу одного з вузлів мережі, це не позначиться на роботі мережі в цілому;
- відсутність зіткнення переданих даних, так як дані між робочою станцією і центральним вузлом передаються по окремому каналу, не зачіпаючи інші комп'ютери;
- висока продуктивність і зручність адміністрування;
- легкість знаходження несправності в мережі.
Недоліки:
- вартість реалізації, в якій має бути центральний вузол та більша ніж у шинній топології кількість кабелю;
- відмова центрального вузла призводить до відмови працездатності мережі;
- обмежена кількість з’єднань з центральним вузлом, яка залежить від кількості роз’ємів.
2.2 Топологія «Кільце»
Переваги:
- контроль процесу доставки даних адресату;
- ефективне пересилання повідомлень, тому що можна відправляти кілька повідомлень один за одним по кільцю;
- легкість відстеження вузлів, що некоректно працюють;
- протяжність мережі може бути значною, тобто комп'ютери можуть підключатися один до одного на значних відстанях, без використання спеціальних підсилювачів сигналу.
Недоліки:
- при великій кількості клієнтів швидкість роботи в мережі сповільнюється, так як вся інформація проходить через кожний вузол;
- низька надійність мережі, оскільки відмова будь-якого вузла тягне за собою відмову всієї системи;
- для підключення нового клієнта необхідно відключити роботу мережі.
2.3 Топологія «Шина»
Переваги:
- вся інформація знаходиться в мережі і доступна кожному комп'ютеру;
- низька вартість реалізації, простота налаштувань і установки;
- робочі станції можна підключати незалежно одну від одного, тобто при підключенні нового абонента немає необхідності зупиняти передачу інформації в мережі;
- втрата працездатності одного з пристроїв не позначається на працездатності мережi.
Недоліки:
- низька безпека, тому що інформація на кожному комп'ютері може бути доступна з будь-якого іншого комп'ютера;
- низька швидкість передачі даних;
- будь-який дефект кабелю або якого-небудь з численних роз'ємів повністю паралізує всю мережу;
- важко визначити дефекти з'єднань;
- швидкодія мережі залежить від числа підключених комп'ютерів (чим більше комп'ютерів підключено до мережі, тим повільніше йде передача інформації від одного комп'ютера до іншого).
2.4 Коміркова топологія
Переваги:
- розрив кабелю не відбивається на працездатності мережі;
- ефективніша порівняно з повнозв’язною, так як безпосередньо зв'язуються тільки ті вузли, між якими відбувається інтенсивний обмін даними.
Недоліки:
2.5 Топологія «Дерево»
Переваги:
- ієрархічна структура;
- мережа може розташовуватись на великих відстанях;
- легкість відстеження мережевих зв’язків.
Недоліки:
- при великих обсягах передачі даних між несуміжними вузлами топологія недостатньо ефективна, тому що потрібно проходити через проміжні ланки.
3 Приклади технологій з апаратним забезпеченням
На рис.9 зображено типологію «Шина», замість шини зображено хаб (тому що
хаб, відтворює логіку спільної шини).
Рисунок 9 - Топологія "Шина"
На рис.10 зображено типологію «Зірка», на якому в якості центрального вузла виступає
світч (або мережевий комутатор).
Рисунок 10 - Топологія "Зірка"
На рис.11 зображено коміркову
типологію, де видно що мережа поділяється на так звані «комірки».
Рисунок 11 - Коміркова типологія
На рис.12 зображено типологію «Дерево»,
в якому роль верхівки дерева дерева виконує сервер, а «гілки» розгалужуються
через два комутатори на кінцевих користувачів.
Рисунок 12 - Топологія "Дерево"
На рис.13 зображено типологію «Кільце», хоча виглядає вона, як зірка.
Справа у тому, що маршрутизатори – це програмно налаштовувані проистрої в яких
можна задати, що вони будуть виконувати.
В нашому випадку, можна запрограмувати, щоб сигнал проходив маршрутизатор,
імітуючи топологію «Кільце».
Рисунок 13 - Топологія "Кільце"
4 Відмінності у мережевому
обладнанні для організації мережевих технологій
Залежно від властивостей та функцій мережевого обладнання одна й та ж сама
фізична топологія може ставати зовсім іншою логічною топологією.
Комутатор (світч) – пристрій, призначений для з’єднання вузлів мережі
у межах одного або декількох сегментів. Світч використовує другий рівень моделі
OSI. Вхідний пакет, що надходить до комутатора, буде переданим тільки
одержувачу, що підвищує безпеку, а також продуктивність на відміну від
концентратора. Принцип роботи полягає в зберіганні таблиці комутації, в якій
міститься список відповідностей MAC-адрес вузлів до портів комутатора.
Комутатор реалізує топологію логіної зірки.
Маршрутизатор (роутер) – пристрій, що служить для зв'язку різних
мереж. Роутер працює на третьому рівні мережевої моделі OSI і для доставки
пакетів використовує типологію мережі і правила задані адміністратором.
Маршрутизатор може виконувати трансляцію адрес одержувача і відправника. Також
може здійснювати фільтрацію потоку пакетів для обмеження або шифрування чи
дешифрування даних. Важливою відмінністю між мережами, що використовують
комутатори і маршрутизатори, є те, що мережі з комутаторами не блокують радіопередачі.
В результаті комутатори можуть бути зіпсовані потоками пакетів радіопередач.
Маршрутизатори блокують радіопередачі по локальній мережі, таким чином, потік
радіопередач зачіпає тільки той домен, з якого він виходить.
Концентратор (хаб) – пристрій, призначений для побудови комп’ютерної
мережі. Хаб використовує перший рівень мережевої моделі OSI і є ретранслятором
в режимі напівдуплекса. Тобто вхідний пакет даних з поширюється концентратором
на всі інші порти мережі; при виникненні колізії пристрій не встановлюватиме
трансляцію і відновлює її через деякий проміжок часу. Концентратор реалізує
топологію логічної шини.
Шлюзи – програмно-апаратні комплекси, що з'єднують різні мережі або
мережеві пристрої. Шлюзи дозволяють вирішувати проблеми відмінності протоколів
або систем адресації.
Повторювачі – пристрої мережі, що підсилюють і заново формують
вхідний сигнал мережі на відстань іншого сегмента.
Мости – пристрої мережі, які з'єднують два окремих сегмента,
обмежених своєю фізичною довжиною, і передають трафік між ними. Мости також
можуть підсилювати і конвертувати сигнали.
|
Коментарі
Дописати коментар