БАЗОВЫЕ ТОПОЛОГИИ ЛОКАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
Термин топология сетей характеризует физическое расположение компьютеров, узлов коммутации и каналов связи в сети.
Проблема синтеза структуры (топологии) сети является одной из важнейших, но до конца не решенной, в связи с чем при решении задач определения числа и взаимосвязи компонентов сети используются приближенные, эмпирические методы.
Все сети строятся на основе трех базовых топологий [40]: "звезда" (star), "кольцо" (ring), "шина" (bus).
Рис. 6.1. Звездообразная топология сети
Звезда. Топология звезда характерна тем, что в ней все узлы соединены с одним центральным узлом (рис. 6.1).
О
О
д
efjgs
Достоинства подобной структуры заключаются в экономичности и удобстве с точки зрения организации управления взаимодействием компьютеров (абонентов). Звездообразную сеть легко расширить, поскольку для добавления нового компьютера нужен только один новый канал связи. Существенным недостатком звездообразной топологии является низкая надежность: при отказе центрального узла выходит из строя вся сеть.
Кольцо. В топологии кольцо компьютеры подключаются к повторителям (репитерам) сигналов, связанных в однонаправленное кольцо (рис. 6.2).
Рис. 6.2. Кольцевая топология сети
По методу доступа к каналу связи (среде передачи данных) различают два основных типа кольцевых сетей: маркерное и тактированное кольца.
В маркерных кольцевых сетях по кольцу передается специальный управляющий маркер (метка), разрешающий передачу сообщений из компьютера, который им "владеет".
Если компьютер получил маркер и у него есть сообщение для передачи, то он "захватывает" маркер и передает сообщение в кольцо. Данные проходят через все повторители, пока не окажутся на том повторителе, к которому подключен компьютер с адресом, указанным в данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть. При отсутствии у компьютера сообщения для передачи он пропускает движущийся по кольцу маркер.
В тактированном кольце по сети непрерывно вращается замкнутая последовательность тактов — специально закодированных интервалов фиксированной длины. В каждом такте имеется бит — указатель занятости. Свободные такты могут заполняться передаваемыми сообщениями по мере необходимости либо за каждым узлом могут закрепляться определенные такты.
Достоинствами кольцевых сетей являются равенство компьютеров по доступу к сети и высокая расширяемость. К н е д о - статка м можно отнести выход из строя всей сети при выходе из строя одного повторителя и остановку работы сети при изменении ее конфигурации.
Шина. В топологии шина, широко применяемой в локальный сетях, все компьютеры подключены к единому каналу связи с помощью трансиверов (приемопередатчиков) (рис. 6.3).
Рис. 6.3. Шинная топология сети
Канал оканчивается с двух сторон пассивными терминаторами, поглощающими передаваемые сигналы. Данные от передающего компьютера передаются всем компьютерам сети, однако воспринимаются только тем компьютером, адрес которого указан в передаваемом сообщении. Причем в каждый момент только один компьютер может вести передачу.
"Шина" — пассивная топология. Это означает, что компьютеры только "слушают" передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому если один компьютер выйдет из строя, это не скажется на работе остальных, что является достоинством шинной топологии. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети (как повторители компьютеров в кольцевой топологии). Другими достоинствами этой технологии являются высокая расширяемость и экономичность в организации каналов связи. К недостаткам шинной организации сети относится уменьшение пропускной способности сети при значительных объемах трафика (трафик — объем данных).
Рис. 6.4. Топология звезда — шина
В настоящее время часто используются топологии, комбинирующие базовые: "звезда — шина", "звезда — кольцо".
Топология звезда — шина чаще всего выглядит как объединение с помощью магистральной шины нескольких звездообразных сетей (рис. 6.4).
При топологии звезда — кольцо несколько звездообразных сетей соединяется своими центральными узлами коммутации в кольцо (рис. 6.5).
