Опис та вибір (при необхідності) топології локальної мережі

Теоретичні знання

 

Під топологією (компоновкою, конфігурацією, структурою) комп’ютерної мережі розуміється фізичне розташування комп’ютерів мережі один відносно іншого та спосіб з’єднання їх лініями зв’язку.

Топологія визначає вимоги до обладнання, тип кабелю, що використовується, можливі та найбільш зручні методи управління обміном, надійність роботи, можливість розширення мережі.

Існують три основних топології мережі:

- шина (bus), при якої всі комп’ютери паралельно підключаються до однієї лінії зв’язку і інформація від кожного комп’ютера одночасно передається всім останнім комп’ютерам (рис. 4.1);

 

 

 

К – комп’ютер

Рисунок 4.1

 

- зірка (star), при якої до одного центрального комп’ютера приєднуються останні периферійні комп’ютери, при чому кожний із них використовує свою окрему лінію зв’язку (рис.4.2);

 

 

Рисунок 4.2

 

- кільце (ring), при якої кожен комп’ютер передає інформацію завжди тільки одному комп’ютеру, наступному у ланцюжці, а одержує інформацію тільки від попереднього у ланцюжці комп’ютера, і цей ланцюжок замкнений у “кільце”(рис. 4.3).

 

 

 

Рисунок 4.3

 

На практиці використовують і комбінації базових топологій:

- активне або істине дерево. Можна розглядати як комбінацію декількох зірок. В центрах об’єднання декількох ліній зв’язку знаходяться центральні комп’ютери (рис. 4.4);

 

Рисунок 4.4

- пасивне дерево. Це теж комбінація декількох зірок, але в центрах об’єднання декількох ліній зв’язку знаходяться концентратори (хаби) (рис. 4.5);

 

 

 

 

Х – хаб (концентратор)

Рисунок 4.5

- зірково – шинна топологія (star – bus) – це комбінація шини та пасивної зірки. В цьому випадку до концентратора підключаються як окремі комп’ютери, так і цілі шинні сегменти, тобто на самому ділі реалізується фізична топологія “шина”, яка включає усі комп’ютери мережі (рис. 4.6).

 

 

Рисунок 4.6

 

В цій топології може використовуватись і декілька концентраторів, з’єднаних між собою, що утворюють магістральну чи опорну шину. До кожного із концентраторів при цьому підключаються окремі комп’ютери чи шинні сегменти (рис. 4.7).

 

Рисунок 4.7

 

Таким чином, користувач одержує можливість гнучко комбінувати переваги шинної та зіркової топологій, а також легко змінювати кількість комп’ютерів у мережі;

- зірково – кільцева (star – ring) топологія. В цьому випадку в кільце об’єднуються не самі комп’ютери, а спеціальні концентратори, до яких, в свою чергу, підключаються комп’ютери за допомогою зіркоподібних подвійних ліній зв’язку (рис. 4.8).

 

 

Рисунок 4.8

 

В дійсності усі комп’ютери мережі включаються у замкнуте кільце, так як всередині концентраторів всі лінії зв’язку утворюють замкнений контур. Ця топологія дозволяє комбінувати переваги зіркових і кільцевої топологій.

 

4.1.1 Багатозначність поняття топології

Топологія мережі визначається не стільки фізичним розташуванням комп’ютерів, а що значно важніше, характером зв’язку між ними та особливостями розповсюдження сигналів по мережі. Власне характер зв’язків визначає ступінь відмовостійкості мережі, складність мережевої апаратури, яка, найбільш підходящий метод управління обміном, можливі типи серед передачі (каналів зв’язку), допустимий розмір мережі (довжина ліній зв’язку та кількість абонентів), необхідність електричного узгодження та інше.

Додатково можна сказати, що фізичне розташування комп’ютерів, які з’єднуються в мережу, взагалі достатньо слабо впливає на вибір топології. Від фізичного розташування залежить довжина зв’язків і при цьому кожній топології відповідає раціональне розташування комп’ютерів.

Але в загальному випадку, будь-які комп’ютери, як би вони не були розташовані, завжди можна з’єднати за допомогою будь-якої попередньо вибраної топології. Наприклад, шинну топологію можна використовувати при фізичному розташуванні комп’ютерів у ряд та по кільцю (рис. 4.9).

 

 

 

Рисунок 4.9

 

Коли мова йде про топологію мережі, то треба мати на увазі чотири відносно різних поняття, які відносяться до різних рівнів мережевої архітектури:

- фізична топологія, тобто схема розташування комп’ютерів та прокладки кабелів;

- логічна топологія, тобто структура зв’язків, характер розповсюдження сигналів по мережі. Це найбільш достовірне визначення топології;

- топологія управління обміном, тобто принцип і послідовність передачі права на захват мережі окремими комп’ютерами;

- інформаційна топологія, тобто напрямок потоків інформації, яка передається по мережі.

Мережа з будь-якою фізичною топологією, логічною топологією, топологією управління обміном, може рахуватися зіркою з точки зору інформаційної топології, якщо вона побудована на основі одного – єдиного сервера і декількох клієнтів, які спілкуються тільки з цим сервером. Точно також будь-яка мережа може бути названою шинною в інформаційному сенсі, якщо вона побудована із комп’ютерів, які є одночасно як серверами, так і клієнтами.

В висновках слід відмітити наступне:

- топологія все – таки не є основним фактором при виборі типу мережі;

- більш важливим є рівень стандартизації мережі, швидкість обміну, кількість абонентів, вартість обладнання, програмне забезпечення;

- деякі мережі дозволяють використовувати різні топології на різних рівнях мережевої архітектури. Цей вибір залежить від користувача та проектувальника мережі.

 

Приклад виконання розділу

 

Стандарт для мережі 10 Base 5 Ethernet визначає використання шинної топології як базової (рис. 4.10).

 

 

 

Рисунок 4.10

 

Однак при значній кількості абонентів та відповідній архітектурі приміщення може використовуватись комбінація базових топологій, а саме зірково – шинна топологія (рис. 4.11).

 

 

 

Рисунок 4.11

 

Для вибору конкретної топології розглянемо їх характеристики та особливості.

Топологія “шина” завдяки своєї структурі передбачає ідентичність мережевого обладнання комп’ютерів, а також рівні права усіх абонентів. При такому з’єднанні комп’ютери можуть передавати тільки по черзі, так як лінія зв’язку одна. Інакше інформація, яка передається, буде спотворюватись в результаті накладення сигналів.

В топології “шина” відсутній центральний абонент, через якого передається вся інформація. Це збільшує її надійність. Приєднання нових абонентів в шину достатньо просте. В більшості випадків при використанні шини потрібна мінімальна кількість з’єднувального кабелю в порівнянні з іншими топологіями.

Шині не заважають відмови окремих комп’ютерів, так як всі останні комп’ютери мережі можуть нормально продовжувати обмін.

Через особливість розповсюдження електричних сигналів по „довгих” лініях зв’язку необхідно передбачати включення на кінцях шини спеціальних узгоджуючих пристроїв – термінаторів. Інакше, тобто без включення термінаторів, сигнал відбивається від кінця лінії і спотворюється так, що зв’язок по мережі стає неможливим.

Будь-яку відмову мережевого обладнання в шині достатньо важко локалізувати, так як усі адаптери включені паралельно.

При проходженні інформаційних сигналів по лінії зв’язку мережі з топологією “шина” вони послабляються, що накладає жорсткі вимоги на сумарну довжину ліній зв’язку. Це пред’являє додаткові вимоги до приймальних вузлів мережевого обладнання.

Використання зірково – шинної топології має свої переваги, які більше відчуваються зі зростанням розмірів мережі:

- більш раціональне використання трьохповерхового розміщення приміщень;

- можливість утворення декількох сегментів, які є незалежними при відмові ліній зв’язку в інших сегментах;

- можливість використання загальних вузлів, таких як сервери, принтери, комутатори, що значно здешевлює мережу;

- вихід до глобальної мережі значно спрощується за рахунок використання загального сервера та шлюзу.

Виходячи з цього, доцільно для розробляємого проекту передбачити використання зірково – шинної топології.