Что такое топология локальной сети: Топологии локальных сетей | Основной принцип построения.

Содержание

Топология локальных сетей | Информатика

Под топологией вычислительной сети понимается способ соединения ее отдельных компонентов (компьютеров, серверов, принтеров и т.д.). Различают три основные топологии:

топология типа звезда;
топология типа кольцо;
топология типа общая шина.

При использовании топологии типа звезда информация между клиентами сети передается через единый центральный узел. В качестве центрального узла может выступать сервер или специальное устройство — концентратор (Hub).

Преимущества данной топологии состоят в следующем:

Высокое быстродействие сети, так как общая производительность сети зависит только от производительности центрального узла.
Отсутствие столкновения передаваемых данных, так как данные между рабочей станцией и сервером передаются по отдельному каналу, не затрагивая другие компьютеры.

Однако помимо достоинств у данной топологии есть и недостатки:

Низкая надежность, так как надежность всей сети определяется надежностью центрального узла. Если центральный компьютер выйдет из строя, то работа всей сети прекратится.
Высокие затраты на подключение компьютеров, так как к каждому новому абоненту необходимо ввести отдельную линию.

При топологии типа кольцо все компьютеры подключаются к линии, замкнутой в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер.

Передача информации в такой сети происходит следующим образом. Маркер (специальный сигнал) последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, которому требуется передать данные. Получив маркер, компьютер создает так называемый «пакет», в который помещает адрес получателя и данные, а затем отправляет этот пакет по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя.

После этого принимающий компьютер посылает источнику информации подтверждение факта получения данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть.

Преимущества топологии типа кольцо состоят в следующем:

Пересылка сообщений является очень эффективной, т.к. можно отправлять несколько сообщений друг за другом по кольцу. Т.е. компьютер, отправив первое сообщение, может отправлять за ним следующее сообщение, не дожидаясь, когда первое достигнет адресата.
Протяженность сети может быть значительной. Т.е. компьютеры могут подключаться к друг к другу на значительных расстояниях, без использования специальных усилителей сигнала.

К недостаткам данной топологии относятся:

Низкая надежность сети, так как отказ любого компьютера влечет за собой отказ всей системы.
Для подключения нового клиента необходимо отключить работу сети.
При большом количестве клиентов скорость работы в сети замедляется, так как вся информация проходит через каждый компьютер, а их возможности ограничены.
Общая производительность сети определяется производи¬тельностью самого медленного компьютера.

При топологии типа общая шина все клиенты подключены к общему каналу передачи данных. При этом они могут непосредственно вступать в контакт с любым компьютером, имеющимся в сети.

Передача информации в данной сети происходит следующим образом. Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети. Однако информацию принимает только тот компьютер, адрес которого соответствует адресу получателя. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу данных.

Преимущества топологии общая шина:

Вся информация находится в сети и доступна каждому компьютеру.
Рабочие станции можно подключать независимо друг от друга. Т.е. при подключении нового абонента нет необходимости останавливать передачу информации в сети.
Построение сетей на основе топологии общая шина обходится дешевле, так как отсутствуют затраты на прокладку дополнительных линий при подключении нового клиента.
Сеть обладает высокой надежностью, т.к. работоспособность сети не зависит от работоспособности отдельных компьютеров.

К недостаткам топологии типа общая шина относятся:

Низкая скорость передачи данных, т.к. вся информация циркулирует по одному каналу (шине).
Быстродействие сети зависит от числа подключенных компьютеров. Чем больше компьютеров подключено к сети, тем медленнее идет передача информации от одного компьютера к другому.
Для сетей, построенных на основе данной топологии, характерна низкая безопасность, так как информация на каждом компьютере может быть доступна с любого другого компьютера.

Самым распространенным типом сети с топологией общая шина является сеть стандарта Ethernet со скоростью передачи информации 10 — 100 Мбит/сек.

Мы рассмотрели основные топологии ЛВС. Однако на практике при создании ЛВС организации могут одновременно использоваться сочетание нескольких топологий. Например, компьютеры в одном отделе могут быть соединены по схеме звезда, а в другом отделе по схеме общая шина, и между этими отделами проложена линия для связи.

НОУ ИНТУИТ | Лекция | Определение локальных сетей и их топология

< Лекция 18 || Лекция 1: 123456

Аннотация: В этой лекции говорится о базовой терминологии сетевых технологий,
назначении и роли локальных сетей, применяемых сетевых структурах, их
достоинствах и недостатках.

Ключевые слова: mainframe, микрокомпьютер, процесс обработки данных, локальная сеть, обмен информацией, GAN, Centronics, IrDA, абонент, оптоволоконный кабель, репитер, трансивер, параллельный порт, линии связи, metropolitan area network, компьютерные вирусы, сервер, клиент, сетевой принтер, узел сети, dedicated, топология, сеанс, надежность, короткое замыкание в кабеле, half, duplex, конфликт по данным, терминатор, устойчивость к отказам, хаб, 100VG-AnyLAN, затухание сигнала, FDDI

Место и роль локальных сетей

Немного истории компьютерной связи

intuit.ru/2010/edi»>Связь на небольшие расстояния в компьютерной технике существовала еще
задолго до появления первых персональных компьютеров.

К большим компьютерам (mainframes), присоединялись многочисленные
терминалы (или «интеллектуальные дисплеи»). Правда, интеллекта в этих
терминалах было очень мало, практически никакой обработки информации
они не делали, и основная цель организации связи состояла в том,
чтобы разделить интеллект («машинное время») большого мощного и
дорогого компьютера между пользователями, работающими за этими
терминалами. Это называлось режимом разделения времени, так как
большой компьютер последовательно во времени решал задачи множества
пользователей. В данном случае достигалось совместное использование
самых дорогих в то время ресурсов — вычислительных (рис. 1.1).

Рис.
1.1.
Подключение терминалов к центральному компьютеру

intuit.ru/2010/edi»>Затем были созданы микропроцессоры и первые микрокомпьютеры.
Появилась возможность разместить компьютер на столе у каждого
пользователя, так как вычислительные, интеллектуальные ресурсы
подешевели. Но зато все остальные ресурсы оставались еще довольно
дорогими. А что значит голый интеллект без средств хранения
информации и ее документирования? Не будешь же каждый раз после
включения питания заново набирать выполняемую программу или хранить
ее в маловместительной постоянной памяти. На помощь снова пришли
средства связи. Объединив несколько микрокомпьютеров, можно было
организовать совместное использование ими компьютерной периферии
(магнитных дисков, магнитной ленты, принтеров). При этом вся
обработка информации проводилась на месте, но ее результаты
передавались на централизованные ресурсы. Здесь опять же совместно
использовалось самое дорогое, что есть в системе, но уже совершенно
по-новому. Такой режим получил название режима обратного разделения
времени (рис. 1.2). Как и в первом случае, средства связи снижали
стоимость компьютерной системы в целом.

Рис.
1.2.
Объединение в сеть первых микрокомпьютеров

Затем появились персональные компьютеры, которые отличались от первых
микрокомпьютеров тем, что имели полный комплект достаточно развитой
для полностью автономной работы периферии: магнитные диски, принтеры,
не говоря уже о более совершенных средствах интерфейса пользователя
(мониторы, клавиатуры, мыши и т.д.). Периферия подешевела и стала по
цене вполне сравнимой с компьютером. Казалось бы, зачем теперь
соединять персональные компьютеры (рис. 1.3)? Что им разделять, когда
и так уже все разделено и находится на столе у каждого пользователя?
Интеллекта на месте хватает, периферии тоже. Что же может дать сеть в
этом случае?

Рис.
1.3.
Объединение в сеть персональных компьютеров

intuit.ru/2010/edi»>Самое главное — это опять же совместное использование ресурса. То
самое обратное разделение времени, но уже на принципиально другом
уровне. Здесь уже оно применяется не для снижения стоимости системы,
а с целью более эффективного использования ресурсов, имеющихся в
распоряжении компьютеров. Например, сеть позволяет объединить объем
дисков всех компьютеров, обеспечив доступ каждого из них к дискам
всех остальных как к собственным.

Но нагляднее всего преимущества сети проявляются в том случае, когда
все пользователи активно работают с единой базой данных, запрашивая
информацию из нее и занося в нее новую (например, в банке, в
магазине, на складе). Никакими дискетами тут уже не обойдешься:
пришлось бы целыми днями переносить данные с каждого компьютера на
все остальные, содержать целый штат курьеров. А с сетью все очень
просто: любые изменения данных, произведенные с любого компьютера,
тут же становятся видными и доступными всем. В этом случае особой
обработки на месте обычно не требуется, и в принципе можно было бы
обойтись более дешевыми терминалами (вернуться к первой рассмотренной
ситуации), но персональные компьютеры имеют несравнимо более удобный
интерфейс пользователя, облегчающий работу персонала. К тому же
возможность сложной обработки информации на месте часто может заметно
уменьшить объем передаваемых данных.

Рис.
1.4.
Использование локальной сети для организации совместной работы компьютеров

Без сети также невозможно обойтись в том случае, когда необходимо
обеспечить согласованную работу нескольких компьютеров. Эта ситуация
чаще всего встречается, когда эти компьютеры используются не для
вычислений и работы с базами данных, а в задачах управления,
измерения, контроля, там, где компьютер сопрягается с теми или иными
внешними устройствами (рис. 1.4). Примерами могут служить различные
производственные технологические системы, а также системы управления
научными установками и комплексами. Здесь сеть позволяет
синхронизировать действия компьютеров, распараллелить и соответственно
ускорить процесс обработки данных, то есть сложить уже не только
периферийные ресурсы, но и интеллектуальную мощь.

Именно указанные преимущества локальных сетей и обеспечивают их
популярность и все более широкое применение, несмотря на все
неудобства, связанные с их установкой и эксплуатацией.

Дальше >>

< Лекция 18 || Лекция 1: 123456

Сетевые топологии LAN

Сетевые топологии могут занять некоторое время, чтобы понять, когда вы новичок в таких интересных вещах, но очень важно полностью понять их, поскольку они являются ключевыми элементами для понимания и устранения неполадок сетей и помогут вы сами решаете, какие действия предпринять, когда сталкиваетесь с проблемами в сети.

В этой статье объясняются различные сетевые топологии, используемые в современных сетях. Мы изучаем шинную топологию, кольцевую топологию, звездообразную топологию, ячеистую топологию, гибридную топологию и многие другие.

Физическая и логическая топологии

Существует два типа топологий: физическая и логическая. Физическая топология сети относится к расположению кабелей, компьютеров и других периферийных устройств. Попробуйте представить себя в комнате с небольшой сетью, вы можете увидеть сетевые кабели, выходящие из каждого компьютера, входящего в сеть, затем эти кабели подключаются к концентратору или коммутатору. То, на что вы смотрите, — это физическая топология этой сети!

Логическая топология — это метод, используемый для передачи информации между компьютерами. Другими словами, глядя на ту же комнату, если бы вы попытались увидеть, как работает сеть, когда все компьютеры разговаривают (подумайте о компьютерах, генерирующих трафик и пакеты данных, идущих повсюду в сети), вы бы смотрели на логическую часть сети. То, как компьютеры будут общаться друг с другом, и направление трафика контролируются различными протоколами (например, Ethernet) или, если хотите, правилами.

Если бы мы использовали Token Ring, то физическая топология должна была бы измениться, чтобы соответствовать требованиям работы протокола Token Ring (логически).

Если это все еще запутанно, учтите следующее: физическая топология описывает схему сети, точно так же, как карта показывает расположение различных дорог, а логическая топология описывает, как данные отправляются по сети или как автомобили возможность путешествовать (направление и скорость) по каждой дороге на карте.

Наиболее распространенными типами физических топологий, которые мы собираемся проанализировать, являются: Шина, Концентратор/Звезда и Кольцо

Топология физической шины

Топология шины — довольно старая новость, и вы, вероятно, не встретите ее в любом современном офисе или доме.

При использовании топологии «Шина» все рабочие станции подключаются непосредственно к основной магистрали, по которой передаются данные. Трафик, генерируемый любым компьютером, будет проходить по магистрали и приниматься всеми рабочими станциями. Это хорошо работает в небольшой сети из 2-5 компьютеров, но по мере увеличения количества компьютеров увеличивается и сетевой трафик, что может значительно снизить производительность и доступную пропускную способность вашей сети.

Как видно из приведенного выше примера, все компьютеры подключены к непрерывному кабелю, который соединяет их по прямой линии. Стрелки ясно указывают на то, что пакет, сгенерированный узлом 1, передается на все компьютеры в сети, независимо от пункта назначения этого пакета.

Кроме того, из-за того, как электрические сигналы передаются по этому кабелю, его концы должны заканчиваться специальными терминаторами, которые работают как «амортизаторы», поглощая сигнал, чтобы он не отражался обратно туда, откуда он пришел. Значение 50 Ом было выбрано после тщательного учета всех электрических характеристик используемого кабеля, напряжения сигнала, проходящего по кабелю, максимальной и минимальной длины шины и некоторых других факторов.

Если шина (длинный желтый кабель) будет повреждена где-либо на своем пути, это наверняка приведет к остановке работы сети или, по крайней мере, к большим проблемам со связью между рабочими станциями.

Thinnet — 10 Base2, также известный как коаксиальный кабель (черного цвета) и Thicknet — 10 Base 5 (желтого цвета) используется в топологиях этого типа.

Топология «физический концентратор» или «звезда»

Топология «звезда» или «концентратор» — одна из наиболее распространенных сетевых топологий, используемых в большинстве офисных и домашних сетей. Он стал очень популярным в отличие от автобусного типа (о котором мы только что говорили) из-за стоимости и простоты устранения неполадок.

Преимущество топологии «звезда» заключается в том, что если один компьютер в топологии «звезда» выходит из строя, то только отказавший компьютер не может отправлять или получать данные. В остальном сеть работает нормально.

Недостаток использования этой топологии заключается в том, что, поскольку каждый компьютер подключен к центральному концентратору или коммутатору, в случае отказа этого устройства выходит из строя вся сеть!

Классическим примером топологии этого типа является UTP (10 base T), который обычно имеет синий цвет. Лично мне это скучно, поэтому я решил пойти и купить себе зеленые, красные и желтые цвета 🙂

Топология «Физическое кольцо»

В топологии «кольцо» компьютеры соединены одним кабелем. В отличие от топологии шины, здесь нет терминированных концов. Сигналы проходят по петле в одном направлении и проходят через каждый компьютер, который действует как повторитель, усиливая сигнал и отправляя его на следующий компьютер. В более широком масштабе несколько локальных сетей можно соединить друг с другом по кольцевой топологии с помощью коаксиального или оптоволоконного кабеля Thicknet.

Метод передачи данных по кольцу называется передачей токена. Token Ring IBM использует этот метод. Маркер — это специальная последовательность битов, содержащая управляющую информацию. Владение токеном позволяет сетевому устройству передавать данные в сеть. Каждая сеть имеет только один токен.

Физическая ячеистая топология

В ячеистой топологии каждый компьютер подключается ко всем остальным компьютерам отдельным кабелем. Эта конфигурация обеспечивает избыточные пути через новую работу, поэтому, если один компьютер выйдет из строя, вы не потеряете сеть 🙂 В больших масштабах вы можете соединить несколько локальных сетей, используя топологию mesh с выделенными телефонными линиями, коаксиальным кабелем Thicknet или оптоволоконным кабелем. кабель.

Опять же, большим преимуществом этой топологии являются возможности резервного копирования за счет предоставления нескольких путей в сети.

Физическая гибридная топология

В гибридной топологии две или более топологии объединяются в полную сеть. Например, гибридная топология может быть комбинацией топологии «звезда» и «шина». Они также являются наиболее распространенными в использовании.

Звезда-шина

В топологии звезда-шина несколько сетей с топологией звезды соединены шинным соединением. В этой топологии отказ компьютера не повлияет на остальную часть сети. Однако, если центральный компонент или концентратор, соединяющий все компьютеры в звезду, выйдет из строя, у вас возникнут большие проблемы, поскольку ни один компьютер не сможет обмениваться данными.

Звезда-кольцо

В топологии звезда-кольцо компьютеры подключены к центральному компоненту, как в звездообразной сети. Однако эти компоненты соединены так, что образуют кольцевую сеть.

Как и в топологии звезда-шина, отказ одного компьютера не повлияет на остальную часть сети. Используя передачу маркеров, каждый компьютер в топологии «звезда-кольцо» имеет равные шансы на обмен данными. Это обеспечивает больший сетевой трафик между сегментами, чем в топологии звезда-шина.

Назад к основам сети

5 типов топологий локальных сетей (сетевых топологий) с объяснением их преимуществ и недостатков • ComputeNepal

Содержание

Сетевые топологии относятся к расположение и схемы подключения компьютеров в сети. Это физическое расположение терминалов, каналов связи и компьютеров в сети. Топологию сети можно определить как кабельную структуру или географическое расположение компьютеров в сети. Это физическое расположение терминалов, каналов связи и компьютеров в сети. Топологию сети можно определить как кабельную структуру географического расположения компьютеров в локальной области, известную как топология сети или топология локальной сети. Сетевые топологии бывают нескольких типов. Некоторые топологии, используемые в LAN, следующие:

Топология «шина» или «линейная»
Топология «звезда»
Топология «кольцо»
Топология «дерево»
Топология «ячеистая сеть»

a. Шинная или линейная топология

Шинная топология — самая простая из сетевых топологий. В этом типе топологии все узлы (как компьютеры, так и серверы) подключаются к одному кабелю с помощью интерфейсных разъемов. Этот центральный кабель называется магистралью сети и известен как шина. Каждая рабочая станция связывается с другими устройствами через эту шину. На каждом конце есть терминатор, и терминатор останавливает поток данных из шины. В этой сети, если кабель порвется, это повлияет на всю сеть. Существует максимальная вероятность столкновения данных.

Преимущества топологии шины

Простота установки и расширения.
Шинная топология сравнительно дешевле.
Длина кабеля, необходимая для этой топологии, наименьшая по сравнению с другими сетями.
Сеть линейной шины в основном используется в небольших сетях.

Недостатки шинной топологии

Если основной кабель (то есть шина) сталкивается с какой-либо проблемой, вся сеть выходит из строя.
Существует максимальная вероятность конфликта данных.
Трудно обнаружить и устранить неисправность на отдельных станциях.

б. Топология «звезда»

Это наиболее часто используемая и популярная топология в локальных сетях. В этой топологии все компоненты сети подключены к центральному устройству (которым может быть концентратор, маршрутизатор или коммутатор). в отличие от топологии шины, где узлы подключены к центральному кабелю, здесь все рабочие станции подключены к центральному устройству с помощью соединения «точка-точка». Таким образом, можно сказать, что каждый компьютер косвенно подключен к каждому узлу с помощью концентратора или коммутатора.

Все данные о топологии «звезда» проходят через центральное управляющее устройство, прежде чем достигнуть намеченного пункта назначения. Концентратор действует как узел для соединения различных узлов в звездообразной топологии. Он также управляет и контролирует всю сетевую систему. Центральное устройство также может связываться с другими концентраторами разных сетей. Неэкранированная витая пара (UTP), кабель Ethernet, используется для подключения рабочих станций к центральным узлам. В этой сети, если центральная точка (сервер) выйдет из строя, вся сеть выйдет из строя, но отказ одного компьютера не повлияет на остальную часть сети. Нет возможности столкновения данных.

Преимущества топологии «звезда»

Топология «звезда» обеспечивает более высокую производительность по сравнению с топологией «шина».
В этой топологии можно легко добавлять новые узлы, не затрагивая остальную часть сети.
Централизованное управление помогает контролировать сеть.
Отказ одного узла или канала не влияет на остальную часть сети.

Недостатки топологии «звезда»

Если центральное устройство (концентратор) выйдет из строя, вся сеть выйдет из строя.
Использование концентратора, маршрутизатора или коммутатора в качестве центрального устройства увеличивает общую стоимость сети.
Производительность, а также количество узлов, которые можно добавить в такую топологию, зависят от емкости центрального устройства.

в. Кольцевая топология

Кольцевая топология, все узлы соединены друг с другом таким образом, что образуют замкнутый цикл. В этой топологии один компьютер подключен к другим компонентам с обеих сторон и взаимодействует с этими двумя соседними соседями. В кольцевой топологии нет главного компьютера для управления передачей данных. Эта сеть обеспечивает равный доступ для всех компьютеров, поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это повлияет на все компьютеры в сети. Нет возможности конфликта данных, потому что данные перемещаются только в одном направлении, то есть по часовой стрелке или против часовой стрелки. Это пример режима одноранговой сети.

Внутрикольцевая топология, отправка и получение данных происходит с помощью TOKEN. Маркер содержит часть информации вместе с данными, отправляемыми исходным компьютером. Затем этот токен переходит к следующему узлу, который проверяет, предназначен ли сигнал для него. Если да, то он его получает и передает пустой в сеть, в противном случае передает токен вместе с данными на следующий узел. Этот процесс продолжается до тех пор, пока сигнал не достигнет своего предназначения.

Преимущества кольцевой топологии

Этот тип топологии сети очень хорошо организован, поэтому он помогает снизить вероятность конфликта данных.
Нет необходимости в сетевом сервере для управления подключением между рабочими станциями.
Дополнительные компоненты не влияют на производительность сети.
Каждый компьютер имеет равный доступ к ресурсам.

Недостатки кольцевой топологии

Каждый пакет данных должен пройти через все компьютеры между источником и получателем. Таким образом, это делает его медленнее, чем топология Start.
Если одна рабочая станция или порт выйдет из строя, это повлияет на всю сеть.
Сеть сильно зависит от проводов, соединяющих различные компоненты.

д. Топология дерева

Это одна из гибридных топологий. Древовидные топологии объединяют несколько звездообразных топологий вместе на шине. В простейшей форме к шине дерева напрямую подключаются только устройства-концентраторы, и каждый концентратор функционирует как «корень» дерева устройств. Этот гибридный подход «шина/звезда» обеспечивает будущую расширяемость сети намного лучше, чем шина (ограниченная по количеству устройств из-за генерируемого ею широковещательного трафика) или «звезда» (ограниченная количеством точек подключения концентратора) по отдельности.

Преимущества древовидной топологии

В этой топологии существует двухточечная запись для отдельных сегментов.
Поддерживается несколькими поставщиками оборудования и программного обеспечения.
Легко добавлять новые ветки.
Можно подключить большое количество компьютеров.
Нет сбоев в работе сети при подключении и удалении устройств.

Недостатки древовидной топологии

Общая длина каждого сегмента ограничена типом используемого кабеля.
При обрыве магистральной линии весь сегмент выходит из строя.
Сложнее настроить и подключить, чем другие топологии.

эл. Сетчатая топология

Сетчатые топологии включают концепцию маршрутов. в отличие от каждой из предыдущих топологий, сообщения, отправляемые в ячеистой сети, могут проходить по нескольким возможным путям от источника к месту назначения. Некоторые глобальные сети, в первую очередь Интернет, используют маршрутизацию ячеистой сети. В ячеистой сети каждое устройство подключается друг к другу кабелем связи. Управление распределяется с каждым узлом, определяющим свои коммуникационные приоритеты.

Преимущества ячеистой топологии

Она надежна, поскольку любой сбой канала повлияет только на прямую связь между узлами, соединенными этим каналом.