Топологія комп'ютерних мереж

Одним з найважливіших відмінностей між різними типами мереж є їх топологія.

Під топологією звичайно розуміють взаємне розташування один щодо одного вузлів мережі. До вузлів мережі в даному випадку відносяться комп'ютери, концентратори, свитчи, маршрутизатори, точки доступу тощо

Топологія - це конфігурація фізичних зв'язків між вузлами мережі. Характеристики мережі залежать від типу встановлюваної топології. Зокрема, вибір тієї чи іншої топології впливає:

  • • на склад необхідного мережевого обладнання;
  • • на можливості мережевого обладнання;
  • • на можливості розширення мережі;
  • • на спосіб управління мережею.

Розрізняють такі основні види топологій: щит, кільце, зірка, чарункова топологія і решітка. Решта є комбінаціями основних топологій і називаються змішаними або гібридними.

Шина. Мережі з шинної топологією використовують лінійний моноканал (коаксіальний кабель) передачі даних, на кінцях якого встановлюються спеціальні заглушки - термінатори (terminator). Вони необхідні для того,

Шинна топологія

Мал. 6.1. Шинна топологія

щоб погасити сигнал після проходження по шині. До недоліків шинної топології слід віднести наступне:

  • • дані, передані по кабелю, доступні всім підключеним комп'ютерам;
  • • в разі пошкодження шини вся мережа перестає функціонувати.

Кільце - це топологія, у якій кожен комп'ютер з'єднаний лініями зв'язку з двома іншими: від одного він отримує інформацію, а іншому передасть і має на увазі наступний механізм передачі даних: дані передаються послідовно від одного комп'ютера до іншого, поки не досягнуть комп'ютера-одержувача. Недоліки топології "кільце" ті ж, що і у топології "шина":

  • • загальнодоступність даних;
  • • нестійкість до пошкоджень кабельної системи.

Зірка - це єдина топологія мережі з явно виділеним центром, званим мережевим концентратором або "хабом" (hub), до якого підключаються всі інші абоненти. Функціональність мережі залежить від стану цього концентратора. У топології "зірка" прямі з'єднання двох комп'ютерів в мережі відсутні. Завдяки цьому є можливість вирішення проблеми загальнодоступності даних, а також підвищується стійкість до пошкоджень кабельної системи.

Кільцева топологія

Мал. 6.2. Кільцева топологія

Топологія типу

Мал. 6.3. Топологія типу "зірка"

Комірчаста топологія - це топологія комп'ютерної мережі, в якій кожна робоча станція мережі з'єднується з декількома робочими станціями цієї ж мережі. Характеризується високою отказоустойчивостью, складністю налаштування і переізбиточной витратою кабелю. Кожен комп'ютер має безліч можливих шляхів з'єднання з іншими комп'ютерами. Обрив кабелю не призведе до втрати з'єднання між двома комп'ютерами.

Комірчаста топологія

Мал. 6.4. Комірчана топологія

Решітка - це топологія, у якій вузли утворюють регулярну багатовимірну решітку. При цьому кожне ребро решітки паралельно її осі і з'єднує два суміжних вузла вздовж цієї осі. Одновимірна решітка - це ланцюг, що з'єднує два зовнішніх вузла (що мають лише одного сусіда) через деякий кількість внутрішніх (у яких по два сусіди - ліворуч і праворуч). При з'єднанні обох зовнішніх вузлів виходить топологія "кільце". Дво- і тривимірні решітки використовуються в архітектурі суперкомп'ютерів.

Мережі, засновані па FDDI, використовують топологію "подвійне кільце", досягаючи тим самим високої надійності і продуктивності. Багатовимірна решітка, поєднана циклічно в більш ніж одному вимірі, називається "тор".

Змішана топологія (рис. 6.5) - топологія, що переважає в великих мережах з довільними зв'язками між комп'ютерами. У таких мережах можна виділити окремі довільно пов'язані фрагменти (підмережі), мають типових топологію, тому їх називають мережами зі змішаною топологією.

Для підключення великої кількості вузлів мережі застосовують мережеві підсилювачі і (або) комутатори. Також застосовуються активні концентратори - комутатори, одночасно володіють і функціями підсилювача. На практиці використовують два види активних концентраторів, що забезпечують підключення 8 або 16 ліній.

Змішана топологія

Мал. 6.5. Змішана топологія

Інший тип комутаційного пристрою - пасивний концентратор, який дозволяє організувати розгалуження мережі для трьох робочих станцій. Мале число приєднуваних вузлів означає, що пасивний концентратор не потребує підсилювачі. Такі концентратори застосовуються в тих випадках, коли відстань до робочої станції не перевищує декількох десятків метрів.

У порівнянні з шинної або кільцевої змішана топологія володіє більшою надійністю. Вихід з ладу одного з компонентів мережі в більшості випадків не робить впливу на загальну працездатність мережі.

Розглянуті вище топології локальних мереж є основними, т. Е. Базовими. Реальні обчислювальні мережі будують, грунтуючись на завданнях, які покликана вирішити дана локальна мережа, і па структурі її інформаційних потоків. Таким чином, на практиці топологія обчислювальних мереж являє собою синтез традиційних типів топологій.

Основні характеристики сучасних комп'ютерних мереж

Якість роботи мережі характеризують такі властивості: продуктивність, надійність, сумісність, керованість, захищеність, розширюваність і масштабованість.

До основних характеристик продуктивності мережі відносяться:

  • час реакції - характеристика, яка визначається як час між виникненням запиту до якого-небудь мережевого сервісу і отриманням відповіді на нього;
  • пропускна здатність - характеристика, яка відображає об'єм даних, переданих мережею в одиницю часу;
  • затримка передачі - інтервал між моментом надходження пакету на вхід якого-небудь мережевого пристрою і моментом його появи на виході цього пристрою.

Для оцінки надійності мереж використовуються різні характеристики, в тому числі:

  • коефіцієнт готовності, що означає частку часу, протягом якого система може бути використана;
  • безпеку, тобто здатність системи захистити дані від несанкціонованого доступу;
  • відмовостійкість - здатність системи працювати в умовах відмови деяких її елементів.

Розширюваність означає можливість порівняно легкого додавання окремих елементів мережі (користувачів, комп'ютерів, додатків, сервісів), нарощування довжини сегментів мережі і заміни існуючої апаратури більш потужною.

Масштабованість означає, що мережа дозволяє нарощувати кількість вузлів і протяжність зв'язків в дуже широких межах, при цьому продуктивність мережі не погіршується.

Прозорість - властивість мережі приховувати від користувача деталі свого внутрішнього устрою, спрощуючи тим самим його роботу в мережі.

Керованість мережі має на увазі можливість централізовано контролювати стан основних елементів мережі, виявляти і вирішувати проблеми, що виникають при роботі мережі, виконувати аналіз продуктивності і планувати розвиток мережі.

Сумісність означає, що мережа здатна включати в себе найрізноманітніше програмне і апаратне забезпечення.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >