Материал: arsirii_ea_setevye_tekhnologii
46
Таким образом, основные преимущества такой топологии - дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям.
Но, несмотря на это, есть очень серьезный недостаток общей шины - очень низкая надежность. Любой малейший дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью - и ваша сеть полностью парализована. К сожалению, дефект коаксиального кабеля редкостью не является.
Есть еще и другие недостатки в этой топологии, а именно: невысокая производительность. В каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети, а их может быть довольно таки много. И тогда в вашей сети вполне вероятна ситуация, когда время ожидания какого-то файла, запрошенного пользователем, может превысить его терпение.
4. Топология звезда (star topology)
Рис. 2. 8 Топология звезда
Топология очень соответствует своему названию: в центре - общее устройство, к которому подключается каждый компьютер сети, каждый компьютер подключается отдельным кабелем.
Общее устройство, к которому соединены все компьютеры, называют концентратором (hub). Концентратор направляет передаваемую компьютером информацию или одному, или всем компьютерам сети.
По сравнению с предыдущей - общей шиной, звезда может обеспечить существенно большую надежность сети. Это главное достоинство этой топологии: при повреждении кабеля вне сети окажется только тот компьютер, который соединен этим кабелем с концентратором, и только при неисправности самого концентратора может выйти из строя вся сеть. Мало того, концентратор способен проверять поступающую информацию, поэтому при необходимости администратор сети может запретить передачу информации, настроив концентратор на блокировку определенных передач. Так что здесь, как вы заметили уровень, защиты намного выше, чем во всех предыдущих типологиях.
С другой стороны топология звезда совсем не лишена недостатков. Самые основные более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора. Но все-таки, качество этой сети вполне оправдывает денежные растраты.
В сетях с большим количеством компьютеров иногда используют топологию - иерархическая звезда. Это когда в сети присутствует несколько
47
концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда.
Рис. 2. 9 Топология иерархическая звезда
В настоящее время иерархическая звезда является самым распространенным типом топологии связей, как в локальных, так и глобальных сетях.
5. Топология кольцо (ring topology)
Рис. 2.10 Топология кольцо
В сетях этой топологии данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Каждый компьютер проверяет эти данные и если распознает их как свои, то просто копирует их себе во внутренний буфер. Данные, сделав один полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел одновременно проверяет, получил ли информацию адресат или нет. Очевидно, здесь нужно принимать дополнительные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями. Свойство узла-источника проверять информацию на достоверность доставки очень удачно используют специально для тестирования сети и поиска узла, который предположительно вышел из строя, и не может принимать данные.
6. Гибридная топология (hybrid topology)
Рис. 2.11 Гибридная топология
48
Если рассматривать сети по критерию количества объединенных компьютеров, то можно отметить следующее: в небольших сетях, как правило, стараются использовать типовую топологию - звезда, кольцо или общая шина, для сетей с большим количеством компьютеров очень характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях специально выделяют отдельные фрагменты (подсети), которые, вопервых, связаны между собой, а во-вторых, имеют свою (не обязательно одинаковую) типовую топологию. И в итоге получается сеть с гибридной топологией.
Таким образом, топологическая структура КС определяет структуру связей абонентов сети, соединенных между собой с помощью физического канала связи. Топологии различаются:
−требуемой длиной соединительного кабеля;
−удобством соединения;
−возможностями подключения дополнительных абонентов;
−отказоустойчивостью;
−возможностями управления обменом данными.
Пользователю сетей обычно не приходится выбирать топологию своей сети. Имеющиеся на рынке сети почти всегда имеют раз и навсегда заданную топологию. Очень редко ее можно изменить по своему усмотрению. Вообще топология не относится к определяющим параметрам сети. Гораздо важнее скорость обмена, предельная длина сети, стоимость аппаратуры, удобство программного обеспечения. Топология сети очень сильно влияет на методы управления в ней, на ее отказоустойчивость и даже на ее стоимость. Поэтому информацию об имеющихся топологиях, их достоинствах и недостатках полезно иметь человеку, связанному с эксплуатацией, установкой, а особенно разработкой сетей.
В заключении этого раздела следует заметить, что физическое расположение компьютеров, соединяемых сетью, слабо влияет на выбор топологий. Любые компьютеры, как бы они ни были расположены, всегда можно соединить с помощью любой заранее выбранной топологии
49
Рис. 2.12 Примеры использования разных топологий
Когда в литературе упоминается о топологии сети, то могут подразумеваться четыре совершенно разных понятия, относящихся к различным уровням сетевой архитектуры:
Физическая топология – схема расположения компьютеров и прокладки кабеля.
Логическая топология – структура связей, характер распространения сигналов по сети.
Топология управления обменом – принцип и последовательность предачи права на захват сети между отдельными компьютерами.
Информационная топология – направление потоков информации, предаваемой по сети.
2.5 Организация совместного использования линий связи.
Как уже было сказано выше - только в полносвязной топологии для соединения каждой пары компьютеров имеется отдельная линия связи. Все остальные топологии имеют одну общую проблему: как организовать совместное использование линий связи несколькими компьютерами сети.
Рассмотрим возможности организации совместного использования линий связи. В вычислительных сетях используют как индивидуальные линии связи между компьютерами, так и разделяемые (shared).
Разделяемые линии - это по сути одна линия связи, которая попеременно используется несколькими компьютерами (еще говорят среда разделяемых линий связиshared media).
Комплекс проблем, связанных с совместным использованием линий связи, касается как чисто электрических проблем (нужно обеспечить нужное качество сигналов при подключении к одному и тому же проводу нескольких приемников и передатчиков), так и чисто логических (нужно как-то
50
разделить во времени доступ к этим линиям, чтобы не возникло неразберихи при организации передач).
Классический пример сетей с разделяемыми линиями связи - сети с топологией общая шина, в которых один кабель совместно используется всеми компьютерами сети. Как вы понимаете, в принципе ни один из компьютеров сети в принципе не может индивидуально, независимо от всех других компьютеров сети, использовать кабель. Поскольку при одновременной передаче данных одновременно несколькими узлами как раз и возникнет полная неразбериха, сигналы будут смешиваться и естественно искажаться.
В топологиях кольцо или звезда в принципе могут компьютеры автономно использовать линии связи, но эти кабели часто все-таки являются разделяемыми для всех компьютеров сети. Например, для кольца закон таков: только один компьютер кольца имеет право в данный момент времени отправлять по кольцу пакет информации другим компьютерам.
Применение разделяемых линий в сети приносят очень много проблем. Вопервых, линии связи имеют не маленькую протяженность и соответственно значительное время распространения сигнала в линии, и мало того, это время может быть различным для различных пар компьютеров. Только по этой причине уже возникает не маловажная проблема согласования доступа к линии связи, на которую нужно будет потратить много времени, а ведь все хотят видеть свою сеть как можно производительней без потерь времени на организацию доступа к линии, всем пользователям сети хочется получить свои данные как можно быстрее.
Но, какими бы не казались бы сложными эти проблемы, разделяемые линии связи очень часто используют в локальных сетях. Хотя в последнее время начали немного отказываться от них, поскольку все-таки за такое удешевление сети (экономия на сетевом кабеле) приходится расплачиваться потерями производительности сети.
Понятно, что сеть с разделяемой средой всегда будет работать медленнее, чем аналогичная сеть с индивидуальными линиями связи. Ведь в этом случае пропускная способность одной линии связи будет полностью в распоряжении одного компьютера, а при совместном использовании линии связи она делится на все компьютеры сети.
Если используется индивидуальные линии связи в полносвязных топологиях, то, как мы уже говорили, все конечные узлы должны иметь по одному порту на каждую линию связи. В топологии звезда все организовано более цивилизовано - все конечные узлы сети могут подключаться индивидуальными линиями связи к специальному устройству - коммутатору.
2.6 Адресация компьютеров в КС
Еще одной проблемой, которую нужно учитывать при объединении более двух компьютеров, является проблема их адресации.