Топологии сетей. Топология домашних сетей Выбор топологии локальных сетей звезда
Каждый компьютер ретранслирует (возобновляет) сигнал, то есть выступает в роли повторителя, потому затухание сигнала во всём кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Чётко выделенного центра в этом случае нет, все компьютеры могут быть одинаковыми. Однако достаточно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Понятно, что наличие такого управляющего абонента снижает надёжность сети, потому что выход его из строя сразу же парализует весь обмен.
Подключение новых абонентов в «кольцо» обычно совсем безболезненно, хотя и требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения. Как и в случае топологии «шина», максимальное количество абонентов в кольце может быть достаточно большое (1000 и больше). В качестве носителя в сети используется витая пара или оптоволокно. Сообщения циркулируют по кругу.
Рабочая станция может передавать информацию другой рабочей станции, только после того, как получит право на передачу (маркер), поэтому коллизии исключены. Информация передается по кольцу от одной рабочей станции к другой, поэтому при выходе из строя одного компьютера, если не принимать специальных мер выйдет из строя вся сеть.
Кольцевая топология обычно является самой стойкой к перегрузкам, она обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками переданной по сети информации, потому что в ней, как правило, нет конфликтов (в отличие от шины), а также отсутствует центральный абонент (в отличие от звезды).
Введение
2.Выбор стандарта и оборудования
4. Расчет стоимости оборудования
5. Расчет PDV
6. Расчет затухания
Введение
В настоящее время практически везде, где есть компьютеры, возникает необходимость соединить их в компьютерную сеть, для облегчения передачи данных и ускорения производственного процесса. Также сети повсеместно используются и в домашних условиях. При организации новой компьютерной сети перед разработчиками стоит вопрос в выборе подходящего стандарта сети, наилучшей конфигурации, оптимального быстродействия, а также дешевизны системы.
В данной работе необходимо разработать небольшую сеть на 17 компьютеров стандарта Fast Ethernet, этот стандарт в данный момент времени наиболее распространён и повсеместно используется. Также мы произведём расчёт стоимости сети.
1. Анализ задания и разработка плана
Для заданного плана расположения узлов сети выбрать оптимальную топологию сети и рассчитать минимальную суммарную длину соединительного кабеля. Топологию выбирать с учетом того, что между строениями планируется использовать только оптоволоконный кабель, внутри строений - коаксиальный кабель или витую пару.
Выбрать стандарт для реализации сети, соответствующее пассивное и активное оборудование и оценить его стоимость.
Величины параметров на плане расположения строений и рабочих станций
Рис.1 План расположения строений и размещения узлов локальной вычислительной сети.
Условные обозначения:
Строение (зона размещения узлов в сети)Рабочая станция (узел сети)
Сервер (узел сети)
Коммутатор (SW) или маршрутизатор (М)
Выбор стандарта и оборудования
Сеть построена по технологии Fast Ethernet.
Исходя из критерия стоимости, здания объединены между собой по топологии “шина", а в домах применена топология “звезда", которая повышает надежность сети. Таким образом, для реализации сети с вышеприведенными характеристиками возможно использовать стандарты Fast Ethernet 100BaseTX, 100BaseT4 или 100BaseFX.
Официальный стандарт 802.3 установил три различных спецификации для физического уровня Fast Ethernet и дал им следующие названия:
100Base - TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 5 или экранированной витой паре STP Type1;
100Base - T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 3,4, или 5;
100Base - FX для многомодового оптоволоконного кабеля, используется два волокна.
Оборудование сетей распределяется на активное (повторители, концентраторы и др.) и пассивное (кабели, соединители и др.).
Для соединения рабочих станций в зданиях используется “витая" пара (120 Ом). Для соединения домов оптоволоконный кабель.
Для коммутации узлов могут применяться концентраторы (хабы), коммутаторы, а, в случае необходимости, маршрутизаторы.
В зданиях будет использоваться кабель стандарта 100BaseT4 UTP5 категории.
3. Расчет параметров и определение характеристик сети
Существует четыре основных правила корректной конфигурации Ethernet 802.3 :
1. количество узлов не более 1024
2. максимальная длина кабеля в сегменте определена соответствующей спецификацией
3. время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV ) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 575 битовых интервала
4. сокращение межкадрового интервала IPG (Path Variability Value, PVV) при прохождении последовательности кадров через все повторители должно быть не больше, чем 49 битовых интервала
Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet включают:
ограничения на максимальные длины сегментов, которые соединяют устройства - источники кадров (соединение DTE - DTE);
ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих устройства-источники кадров (DTE) с портом повторителя;
ограничения на общий максимальный диаметр сети;
ограничения на максимальное число повторителей и максимальную длину сегмента, соединяющего повторители.
Расчет первого здания:
1 - Свитч = 25 + 3 + 65 = 93м
2 - Маршрутизатор = 50 + 50 =100м
3 - Маршрутизатор = 3 + 3 + 35 = 41м
4 - Маршрутизатор = 15 + 3 = 18м
Свитч - Маршрутизатор = 35 м
В здании мы используем:
Кабель витая пара 100BaseT4 - 287 метра
Свитч - 1 штука
Маршрутизатор - 1 штука
Вилка RJ-45 - 10 штук
Сетевая карта - 4 штуки
Расчет второго здания:
5 - Маршрутизатор = 20м
6 - Свитч1 = 55 + 45 =100м
7 - Свитч3 = 100м
8 - Свитч3 = 100м
17 - Маршрутизатор = 3м
Свитч1 - Маршрутизатор = 75м
Свитч3 - Маршрутизатор = 3 + 3 = 6м
В здании мы используем:
Кабель витая пара 100BaseT4 = 404 метров
Свитч - 2 штуки
Маршрутизатор - 1 штука
Вилка RJ-45 - 14 штук
Сетевая карта - 5 штук
Расчет третьего здания:
9 - Маршрутизатор = 20 + 50 + 3 = 73м
10 - Маршрутизатор = 20 + 3 =23м
11 - Маршрутизатор = 25м
12 - Маршрутизатор = 10 + 50 = 60м
В здании мы используем:
Кабель витая пара 100BaseT4 - 181 метров
Маршрутизатор - 1 штука
Вилка RJ-45 - 8 штук
Сетевая карта - 4 штуки
Расчет четвертого здания:
13 - Маршрутизатор = 60 м
14 - Маршрутизатор = 10 + 3 + 3 +50 =66м
15 - Свитч = 3 + 3 +55 + 25 = 86м
16 - Свитч = 3 + 3 + 25 = 31м
Свитч - Маршрутизатор = 25 + 60 = 85м
В здании мы используем:
Кабель витая пара 100BaseT4 - 328 метра
Свитч - 1 штука
Маршрутизатор - 1 штука
Вилка RJ-45 - 10 штук
Сетевая карта - 4 штуки
Между зданиями используем оптоволоконный кабель категории 100BaseFX.
Расчет длины оптоволоконного кабеля между зданиями:
Учитывая расстояние между домами, расположение точек связи (маршрутизаторов) определим длину оптоволоконного кабеля, руководствуясь выше представленной схемой расположения домов:
S=90 + 140 + 100 + 10 = 340м
Вилка для оптоволоконного кабеля - 6 штук
Общая длина кабеля - 340м
Рис.2. Трехмерный план расположения рабочих станций и хабов
Разделим сеть на подсети (по строениям) c помощью маршрутизаторов. Назначим адреса узлам и маршрутизаторам. Определим маски подсети.
| Узел/порт маршрутизатора | IP-адрес | Маска |
| 1 узел: внешние порты: 192.168.0.130 192.168.0.131 | внутренние порты: 192.168.0.1 192.168.0.2 192.168.0.3 192.168.0.4 IP адрес интерфейса: 192.168.0.5 192.168.0.6 192.168.0.7 192.168.0.8 | 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 |
| 2 узел: внешние порты: 192.168.0.132 | внутренние порты: 192.168.0.34 192.168.0.35 192.168.0.36 IP адрес интерфейса: 192.168.0.37 192.168.0.38 192.168.0.39 192.168.0.40 | |
| 3 узел: внешние порты: 192.168.0.133 | внутренние порты: 192.168.0.66 192.168.0.67 192.168.0.68 IP адрес интерфейса: 192.168.0.69 192.168.0.70 192.168.0.71 192.168.0.72 | 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 |
| 4 узел: внешние порты: 192.168.0.134 192.168.0.135 | внутренние порты: 192.168.0.96 192.168.0.97 192.168.0.98 192.168.0.99 IP адрес интерфейса: 192.168.0.100 192.168.0.101 192.168.0.102 192.168.0.103 | 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 |
300
1200
Сетевые адаптеры SureCom 10/100Mbit
40
680
Маршрутизатор 3Com Router 5009
2700
10800
Кабель 100BaseT4
1,9
2280
Кабель 100BaseFX
7,6
2584
Вилка RJ-45
2,5
105
Вилка для оптоволоконного кабеля
14
84
Итого
17733
5. Расчет
PDV
PDV для первого домена коллизий:
1 - Свитч - Маршрутизатор = (35 + 93) * 1.112 = 142,336 бт
Согласно заданию, время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 512 битовых интервала.
PDV для второго домена коллизий:
7 - Свитч3 - Маршрутизатор = (100 + 6) * 1.112 = 117,872 бт
Для своего курсового проекта я выбрал тип сети Ethernet.
Ethernet семейство технологий пакетной передачи данных для компьютерных сетей.
Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде -- на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 1990-х годов, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet и Token ring.
Название «Ethernet» (буквально «эфирная сеть») отражает первоначальный принцип работы этой технологии: всё, передаваемое одним узлом, одновременно принимается всеми остальными (то есть имеется некое сходство с радиовещанием). В настоящее время практически всегда подключение происходит через коммутаторы (switch), так что кадры, отправляемые одним узлом, доходят лишь до адресата (исключение составляют передачи на широковещательный адрес) -- это повышает скорость работы и безопасность сети.
В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.
Преимущества использования витой пары по сравнению с коаксиальным кабелем:
· возможность работы в дуплексном режиме;
· низкая стоимость кабеля витой пары;
· более высокая надёжность сетей. при использовании витой пары сеть строится по топологии «звезда», поэтому обрыв кабеля приводит лишь к нарушению связи между двумя объектами сети, соединёнными этим кабелем (при использовании коаксиального кабеля сеть строится по топологии «общая шина», для которой требуется наличие терминальных резисторов на концах кабеля, поэтому обрыв кабеля приводит к неисправности сегмента сети);
· уменьшен минимально допустимый радиус изгиба кабеля;
· большая помехоустойчивость из-за использования дифференциального сигнала;
· возможность питания по кабелю маломощных узлов, например, IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, PoE);
· гальваническая развязка трансформаторного типа. В условиях СНГ, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто приводило к выходу из строя сетевых карт в результате электрического пробоя.
Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.
Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) -- множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер кадра от 64 до 1518 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала -- не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.
В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптическому волокну и ещё через два года для передачи по витой паре.
Рассмотрим три популярные топологии сети, одна из них будет задействована в моём курсовом проекте.
Топология "Звезда".
Рис.1 Топология "Звезда"
Звезда -- базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, «дерево»). Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом возлагается очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе невозможны, потому что управление полностью централизовано
Достоинства
· выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
· лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
· высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
· гибкие возможности администрирования.
· Одна из наиболее распространённых топологий, поскольку проста в обслуживании. В основном используется в сетях, где носителем выступает кабель витая пара UTP категории 3 или 5.
Недостатки
· выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;
· для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
· конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.
Топология "Кольцо"
Рис. 2 Топология "Кольцо"
Топология кольцо (топология замкнутой сети) - это тип сетевой топологии, при котором все компьютеры подключены коммуникационному каналу, замкнутому на себе. В кольце сигналы передаются только в одном направлении. Сигнал в топологии кольцо возможно усиливать.
Достоинства:
· Отсутствие возможности для столкновения передающейся информации.
· Возможность одновременной передачи данных сразу несколькими компьютерами.
· Возможность промежуточного сигнала.
Недостатки:
· Высокая стоимость и сложность обслуживания.
· В случае выхода из строя кабеля или компа сеть прекращает функционировать.
· Кольцо в 2.5 раза медленнее шины.
Топология "Шина"
Шинная топология представляет собой топологию, в которой все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных. Такую линейную среду часто называют каналом, шиной или трассой. Каждое устройство, например, рабочая станция или сервер, независимо подключается к общему шинному кабелю с помощью специального разъема. Шинный кабель должен иметь на конце согласующий резистор, или терминатор, который поглощает электрический сигнал, не давая ему отражаться и двигаться в обратном направлении по шине. Когда источник передает сигналы в сетевую среду, они движутся в обоих направлениях от источника. Эти сигналы доступны всем устройствам в ЛВС. Как уже известно, из предыдущих глав, каждое устройство проверяет проходящие данные. Если MAC- или IP-адрес пункта назначения, содержащийся в пакете данных, не совпадает с соответствующим адресом этого устройства, данные игнорируются. Если же MAC- или IP-адрес пункта назначения, содержащийся в пакете данных, совпадает с соответствующим адресом устройства, то данные копируются этим устройством и передаются на канальный и сетевой уровни эталонной модели OSI. На каждом конце кабеля устанавливается терминатор. Когда сигнал достигает конца шины, он поглощается терминатором. Это предотвращает отражение сигнала и повторный прием его станциями, подключенными к шине. Для того чтобы гарантировать, что в данный момент передает только одна станция, в сетях с шинной топологией используется механизм обнаружения конфликтов, иначе, если несколько станций одновременно попытаются осуществить передачу, возникнет коллизия. В случае возникновения коллизии, данные от каждого устройства взаимодействуют друг с другом (т.е. импульсы напряжения от каждого из устройств будут одновременно присутствовать в общей шине), и таким образом, данные от обоих устройств будут повреждаться. Область сети, в пределах которой был создан пакет и возник конфликт, называется доменом коллизий. В шинной топологии, если устройство обнаруживает, что имеет место коллизия, сетевой адаптер отрабатывает режим повторной передачи с задержкой. Поскольку величина задержки перед повторной передачей определяется с помощью алгоритма, она будет различна для каждого устройства в сети, и, таким образом, уменьшается вероятность повторного возникновения коллизии.
Шинная топология представляет собой топологию, в которой все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных. Такую линейную среду часто называют каналом, шиной или трассой. Каждое устройство (например, рабочая станция или сервер) независимо подключается к общему кабелю-шине с помощью специального разъема. Шинный кабель должен иметь на конце согласующий резистор, или терминатор, который поглощает электрический сигнал, не давая ему отражаться и двигаться в обратном направлении по шине.
Достоинства
· Небольшое время установки сети;
· Дешевизна (требуется кабель меньшей длины и меньше сетевых устройств);
· Простота настройки;
· Выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети;
Недостатки
· Неполадки в сети, такие как обрыв кабеля или выход из строя терминатора, полностью блокируют работу всей сети;
· Затрудненность выявления неисправностей;
· С добавлением новых рабочих станций падает общая производительность сети.
Для того чтобы построить локальную сеть (ЛВС), необходимо в первую очередь выбрать топологию построения, от которой будут зависеть характеристики планируемой сети. Термин «топология» отражает физическое расположение серверов, рабочих станций, компьютеров, кабелей, а при наличии также и расположение коммутаторов, концентраторов и маршрутизаторов. Фактически, говоря простым языком, это «карта» сети, которая выбирается в зависимости от потребностей пользователей. Выбор топологии влияет на состав и технические характеристики сетевого оборудования, способы управления системой и возможность дальнейшего расширения сети.
Базовыми топологиями для построения ЛВС являются топологии «шина» (bus), «кольцо» (ring) и «звезда» (star).
Для того чтобы построить локальную сеть, взяв за основу шинную топологию, необходимо все устройства сети подключить к общей шине. Для обмена информацией узла с другим узлом будет использоваться общая шина.
Достоинствами топологии являются экономичный расход кабеля, расширяемость, простота эксплуатации.
К недостаткам относятся уменьшение пропускной способности ЛВС при возрастании объемов трафика, трудность локализации поврежденного участка, повреждение центрального кабеля повлечет остановку работы большого количества пользователей.
Локальнаясеть, построенная по топологии «кольцо», представляет собой замкнутый кабель с подключенными к нему узлами. Передаваемая информация проходит по кольцу только в одном направлении и передается через каждый подключенный к ЛВС узел.
К достоинствам топологии относится то, что количество подключенных узлов не оказывает влияния на производительность всей системы, а все компьютеры имеют равноправный доступ.
В качестве недостатков можно отметить, что повреждение одного из узлов может повлиять на работу всей сети.
Выбор топологии «звезда» определяет подключение всех узлов к центральному концентратору. Информация от передающего узла поступает ко всем остальным компьютерам через концентратор.
Достоинства топологии - это централизованный контроль над ЛВС и быстрая расширяемость. Повреждение одного из узлов не повлияет на работу всей сети.
Недостатком топологии является то, что при выходе из строя концентратора прекращается работа всей сети.
Кроме основных видов топологий достаточно часто встречаются гибридные и комбинированные топологии, позволяющие полностью покрыть все требования по охвату локальной сети .
Сравнив, все выше перечисленные топологии сети, мы будем применять топологию «звезда». Иерархическая звезда состоит из главного коммутатора, к которому подсоединены коммутаторы этажей. К ним подсоединяются рабочие станции.
После выбора топологии приведем план размещения рабочих мест с указанием расположения коммутационного оборудования.
На рисунках 3.1, 3.2 приведены планы второго и первого этажа школы, где наглядно можно увидеть, как будет построена сеть, где будут размещены компьютеры, коммутаторы, сервер и как они будут соединены.
Рисунок 3.1 - План первого этажа здания
Рисунок 3.2 - План второго этажа здания
Схема логической структуризации сети приведена на рисунке 3.3.
Рисунок 3.3 - Логическая организация сети
Кроме выбора топологии сети, к основным требованиям относятся:
1. Отказоустойчивость - это один из основных факторов, который нужно учесть при построении локальных сетей.
В случае выхода сети школы из строя возможны нарушение работы сотрудников, потеря данных.
Для того, что бы свести к минимуму вероятность отказа сети прибегают к нескольким средствам:
- - дублирование блоков питания;
- - возможность «горячей» замены компонентов;
- - дублирование управляющего модуля;
- - дублирование коммутационной матрицы / шины;
- - использование нескольких дублирующих соединений;
- - использование технологии Multi-LinkTrunk (MLT) и Split-MLT;
- - возможное внедрение протоколов балансировки нагрузки и дублирования на уровне маршрутизации;
- - разнесение окончания каналов;
- - разнесение каналов;
- - использование высоконадежного оборудования
- 2. Управляемостьсети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети. В идеале средства управления сетями представляют собой систему, осуществляющую наблюдение, контроль и управление каждым элементом сети - от простейших до самых сложных устройств, при этом такая система рассматривает сеть как единое целое, а не как разрозненный набор отдельных устройств.
Хорошая система управления наблюдает за сетью и, обнаружив проблему, активизирует определенное действие, исправляет ситуацию и уведомляет администратора о том, что произошло и какие шаги предприняты. Одновременно с этим система управления должна накапливать данные, на основании которых можно планировать развитие сети. Наконец, система управления должна быть независима от производителя и обладать удобным интерфейсом, позволяющим выполнять все действия с одной консоли.
Решая тактические задачи, администраторы и технический персонал сталкиваются с ежедневными проблемами обеспечения работоспособности сети. Эти задачи требуют быстрого решения, обслуживающий сеть персонал должен оперативно реагировать на сообщения о неисправностях, поступающих от пользователей или автоматических средств управления сетью. Постепенно становятся заметны более общие проблемы производительности, конфигурирования сети, обработки сбоев и безопасности данных, требующие стратегического подхода, то есть планирования сети.
Полезность системы управления особенно ярко проявляется в больших сетях: корпоративных или публичных глобальных. Без системы управления в таких сетях нужно присутствие квалифицированных специалистов по эксплуатации в каждом здании каждого города, где установлено оборудование сети, что в итоге приводит к необходимости содержания огромного штата обслуживающего персонала.
3. Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается. Для обеспечения масштабируемости сети приходится применять дополнительное коммуникационное оборудование и специальным образом структурировать сеть. Например, хорошей масштабируемостью обладает многосегментная сеть, построенная с использованием коммутаторов и маршрутизаторов и имеющая иерархическую структуру связей. Такая сеть может включать несколько тысяч компьютеров и при этом обеспечивать каждому пользователю сети нужное качество обслуживания .
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”:
- простота настройки;
- относительная простота монтажа и дешевизна, если все рабочие станции расположены рядом;
- выход из строя одной или нескольких рабочих станций никак не отражается на работе всей сети.
Недостатки топологии “шина”:
- неполадки шины в любом месте (обрыв кабеля, выход из строя сетевого коннектора) приводят к неработоспособности сети;
- сложность поиска неисправностей;
- низкая производительность – в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть, с увеличением числа рабочих станций производительность сети падает;
- плохая масштабируемость – для добавления новых рабочих станций необходимо заменять участки существующей шины.
Именно по топологии “шина” строились локальные сети на коаксиальном кабеле
. В этом случае в качестве шины выступали отрезки коаксиального кабеля, соединенные Т-коннекторами. Шина прокладывалась через все помещения и подходила к каждому компьютеру. Боковой вывод Т-коннектора вставлялся в разъем на сетевой карте. Вот как это выглядело:
Сейчас такие сети безнадежно устарели и повсюду заменены “звездой” на витой паре, однако оборудование под коаксиальный кабель еще можно увидеть на некоторых предприятиях.
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:
- простота установки;
- практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
- возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети.
Однако “кольцо” имеет и существенные недостатки:
- каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации; в случае выхода из строя хотя бы одной из них или обрыва кабеля – работа всей сети останавливается;
- подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, поскольку во время установки нового ПК кольцо должно быть разомкнуто;
- сложность конфигурирования и настройки;
- сложность поиска неисправностей.
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. При необходимости можно объединить вместе несколько сетей с топологией “звезда” – в результате вы получите конфигурацию сети с древовидной топологией. Древовидная топология распространена в крупных компаниях. Мы не будем ее подробно рассматривать в данной статье.
Топология “звезда” на сегодняшний день стала основной при построении локальных сетей. Это произошло благодаря ее многочисленным достоинствам:
- выход из строя одной рабочей станции или повреждение ее кабеля не отражается на работе всей сети в целом;
- отличная масштабируемость: для подключения новой рабочей станции достаточно проложить от коммутатора отдельный кабель;
- легкий поиск и устранение неисправностей и обрывов в сети;
- высокая производительность;
- простота настройки и администрирования;
- в сеть легко встраивается дополнительное оборудование.
Однако, как и любая топология, “звезда” не лишена недостатков:
- выход из строя центрального коммутатора обернется неработоспособностью всей сети;
- дополнительные затраты на сетевое оборудование – устройство, к которому будут подключены все компьютеры сети (коммутатор);
- число рабочих станций ограничено количеством портов в центральном коммутаторе.
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.