Топологія зірка. Використання. Переваги і недоліки.

Зіркоподібна мережа характеризується наявністю центрального вузла комутації – мережевого сервера, до якого (або через який) надсилаються всі повідомлення.

На мережевний сервер, крім основних функцій, можуть бути покладені додаткові функції з узгодження швидкостей роботи і перетворення протоколів обміну, це дозволяє в рамках однієї мережі об’єднувати різнотипні робочі станції.

На відміну від шини, в зірці на кожній лінії зв'язку перебувають тільки два абоненти: центральний і один з периферійних. Частіше за все для їх 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 встановлення в порівнянні з шиною й рятує від необхідності застосування додаткових зовнішніх термінаторів. Проблема загасання сигналів у лінії зв'язку також вирішується в «зірку» простіше, ніж у «шині», адже кожен приймач завжди одержує сигнал одного рівня. Серйозний недолік топології «зірка» складається в жорсткому обмеженні кількості абонентів. Зазвичай центральний абонент може обслуговувати не більше 8-16 периферійних абонентів. Якщо в цих межах підключення нових абонентів досить просто, то при їх 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).

Ніякі конфлікти в мережі з топологією «зірка» у принципі неможливі, тому що управління повністю централізовано, конфліктувати немає чому.

Якщо говорити про стійкість зірки до відмов комп'ютерів, то вихід з ладу периферійного комп'ютера ніяк не відбивається на функціонуванні частини мережі, яка 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 мережевий 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.

Поряд з певними перевагами, подібні локальні мережі мають низку недоліків: при підключенні великого числа робочих станцій підтримання швдкості комутації вимагає значних апаратурних витрат. Крім того, значне функціональне навантаження центрального вузла зумовлює його складність, що позначається на його надійності.У звязку з цим у більшості сучасних зіркоподібних мереж функції комутації робочих станцій і керування мережею розподілені між мережевим сервером і комутатором (рис 1.2.):

Мережевий сервер підключається до комутатора як робоча станція, але з максимальним пріоритетом. У цьому випадку структура центрального вузла значно чпрощується, що у сполученні з високошвидкісними каналами дозволяє досягти досить високої швидкості передачі даних. Так, наприклад, у зірчастій мережі Ultra Netшвидкість передачі даних становить 1,4Гбіт/с.

Велика перевага зірки (як активної, так і пасивної) полягає в тому, що всі точки підключення зібрані в одному місці. Спільним недоліком для всієї топології типу «зірка» значно більше, аніж за інший топології, витрата кабелю. Наприклад, якщо комп'ютери розташовані в одну лінію, то при виборі топології «зірка» знадобиться у декілька разів більше кабелі, ніж при топології шина. Це може істотно вплинути на вартість всієї мережі в цілому.

 

Білет №9

9.1. Розподілені програми Мережеві служби завжди являють собою розподілені програми. Розподілена програма це програма, яка складається з декількох взаємодіючих частин (в приведеному на мал. 1.5 прикладі з двох), причому кожна частина, як правило, виконується на окремому комп'ютері мережі.

МАЛ. 1.5. Взаємодія частин розподіленого додатку

Досі мова йшла про системні розподілені програми. Однак в мережі можуть виконуватися і розподілені програми користувача додатку. Розподілений додаток також складається з декількох частин, кожна з яких виконує якусь певну закінчену роботу за рішенням прикладної задачі. Наприклад, одна частина додатку, що виконується на комп'ютері користувача, може підтримувати спеціалізований графічний інтерфейс, друга працювати на могутньому виділеному комп'ютері і займатися статистичною обробкою введених користувачем даних, а третя занести отримані результати в базу даних на комп'ютері з встановленою стандартною СУБД. Розподілені додатки в повній мірі використовують потенційні можливості розподіленої обробки, що надаються обчислювальною мережею, і тому часто називаються мережевими додатками. Потрібно підкреслити, що не всякий додаток, що виконується в мережі, є мережевим. Існує велика кількість популярних додатків, які не є розподіленими і цілком виконуються на одному комп'ютері мережі. Проте і такі додатки можуть використати переваги мережі за рахунок вбудованих в операційну систему мережевих служб. Значна частина історії локальних мереж пов'язана якраз з використанням таких нерозподілених додатків. Розглянемо, наприклад, як відбувалася робота користувача з відомою в свій час СУБД dBase. Звичайно файли бази даних, з якими працювали всі користувачі мережі, розташовувалися на файловому сервері. Сама ж СУБД зберігалася на кожному клієнтському комп'ютері у вигляді єдиного програмного модуля. Програма dBase була розрахована на обробку тільки локальних даних, тобто даних, розташованих на тому ж комп'ютері, що і сама програма. Користувач запускав dBase на своєму комп'ютері, і вона шукала дані на локальному диску, абсолютно не беручи до уваги існування мережі. Щоб обробляти з допомогою dBase дані на віддаленому комп'ютері, користувач звертався до послуг файлової служби, яка доставляла дані з сервера на клієнтський комп'ютер і створювала для СУБД ефект їх локального зберігання. Більшість додатків, що використовуються в локальних мережах в середині 80-х років, були звичайними, нерозподіленими додатками. І це зрозуміло вони були написані для автономних комп'ютерів, а потім просто були перенесені в мережеву середу. Створення ж розподілених додатків, хоч і обіцяло багато переваг (зменшення мережевого трафіка, спеціалізація комп'ютерів), виявилося справою зовсім не простою. Треба було вирішувати безліч додаткових проблем на скільки частин розбити додаток, які функції покласти на кожну частину, як організувати взаємодію цих частин, щоб у разі збоїв і відмов частини, що залишилися коректно завершували роботу, і т. д., і т. п. Тому досі тільки невелика частина додатків є розподіленими, хоч очевидне, що саме за цим класом додатків майбутнє, оскільки вони в повній мірі можуть використати потенційні можливості мереж по розпаралелюванню обчислень.

9.2 Корпоративна мережа – це мережа, головним призначенням якої є підтримка роботи конкретного підприємства, що володіє даною мережею. Користувачами корпоративної мережі є тільки співробітники даного підприємства.

Використання обчислювальних мереж дає підприємству наступні можливості:

розділення дорогих ресурсів;

вдосконалення комунікацій;

поліпшення доступу до інформації;

швидке і якісне ухвалення рішень;

свобода в територіальному розміщенні комп’ютерів.

Залежно від масштабу виробничого підрозділу, в межах якого діє мережа, розрізняють мережі відділів, мережі кампусів і мережі підприємств.

Мережі відділів використовуються невеликою групою співробітників в основному з метою розділення дорогих периферійних пристроїв, додатків і даних; мають одін-два файлових сервера і не більше 30 користувачів; зазвичай не розділяються на підмережі; створюються на основі якої-небудь одній мережевій технології; можуть працювати на базі однорангових мережевих ОС.

rМережі кампусів об’єднують мережі відділів в межах окремої будівлі або однієї території площею в декілька квадратних кілометрів, при цьому глобальні з’єднання не використовуються. На рівні мережі кампусу виникають проблеми інтеграції і управління неоднорідним апаратним і програмним забезпеченням.

Мережі підприємств (корпоративні мережі) об’єднують велику кількість комп’ютерів на всіх територіях окремого підприємства. Для корпоративної мережі характерні:

масштабність – тисячі призначених для користувача комп’ютерів, сотні серверів, величезні об’єми що зберігаються і передаваних по лініях зв’язку даних, безліч різноманітних додатків;

високий ступінь гетерогенності – типи комп’ютерів, комунікаційного устаткування, операційних систем і додатків різні;

використання глобальних зв’язків – мережі філіалів з’єднуються за допомогою телекомунікаційних засобів, зокрема телефонних каналів, радіоканалів, супутникового зв’язку.

9.3

Кільцева топологія

Кільцева топологія початку своє існування як проста однорангова локальна мережа. Кожна мережна робоча станція з'єднувалася з двома найближчими сусідами. Схема такого з'єднання нагадувала чи петлю кільце. Дані передавалися по кільцю в одному напрямку. Кожна робоча станція функціонував як повторювач, приймаючи і відповідаючи на адресовані їй пакети і передаючи іншіпакети наступної робочої станції в кільці.

 

 

У первісній кільцевій топології використовувалися однорангові з'єднання між робочими станціями локальної мережі. Ці з'єднання обов'язково повинні були бути замкнутими, тобто формувати кільце. Перевагою таких мереж було легко передбачуваний час передачі. Чим більше пристроїв входило в кільце, тим більше була затримка передачі. Недолік кільцевої топології в тім, що при виході з ладу однієї робочої станції цілком відключається вся мережа.

Ці примітивні версії кільцевої архітектури були витиснуті новою архітектурою IBM Token Ring, стандартизованої згодом у специфікації IEEE 802.5. Token Ring відійшла від однорангових з'єднань на користь концентратора, що повторює. Усунення конструкції однорангового кільця підвищило стійкість усієї мережі до відмовлень окремих робочих станцій. Незважаючи на свою назву, мережі Token Ring використовують зіркоподібну топологію і циклічний метод доступу.

У локальних мережах зіркоподібної топології може використовуватися циклічний метод доступу. Мережа Token Ring, проілюстрована на малюнку, демонструє віртуальне кільце, формоване методом доступу по алгоритму циклічного обслуговування

 

 

(round-robin access method). Суцільні лінії відповідають фізичним з'єднанням, а пунктирні лінії позначають напрямок логічного потоку даних.
Незважаючи на те, що з технічної точки зору всі пристрої підключені до одного концентратора, маркер доступу в циклічній послідовності обходить усі мережні пристрої. З цієї причини багато хто відносять мережі Token Ring до "логічного" кільцевій топології, хоча фізично вони побудовані у формі зірки. Це питання може зустрітися в іспиті курсу Microsoft Networking Essentials. Там мережа Token Ring відноситься до кільцевого, а не до зіркоподібної топології. У дійсності концентратор Token Ring, що вірніше назвати модулем многостанционного доступу (MSAU), організує фізичне кільце на електронному рівні.

Білет №10