Конспект лекции 4. Топологии сетей.

Топология сети – граф, описывающий связи между устройствами компьютерной сети.

Топология описывается рёбрами и узлами.

Ребро обозначают связь между устройствами.
Узел обозначает устройство.

Топология может быть физической и логической.

Физическая топология определяет правила физических соединений узлов (прокладку реальных кабелей).
Логическая топология определяет направление потоков данных между узлами сети.

Виды топологий

Существуют следующие топологии компьютерных сетей:

Шинная топология
Кольцевая топология (петля)
Топология "звезда" (радиальная, звездообразная)
Полносвязная (ячеистая, сетка)
Иерархическая (древовидная)
Смешанная (гибридная)

Шина

В этой топологии все компьютеры сети подключены к одному кабелю, который называется магистралью.

В сети с топологией шина данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети, но принимает их только тот компьютер, адрес которого совпадает с адресом получателя. Адрес получателя передается вместе с данными. В каждый момент времени передачу может вести только один компьютер, поэтому производительность такой сети зависит от количества компьютеров в ней. Чем больше компьютеров в сети, тем она медленнее.

Шина – это пассивная топология, т.е. компьютеры только слушают передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому выход одного или нескольких компьютеров из строя в такой сети никак не сказывается на работе сети.

Кольцо

В сетях с топологией кольцо компьютеры связаны один с другим, при этом первый компьютер связан с последним. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер.

Каждый компьютер распзознает и получает только ту информацию, которая ему адресована.

В отличие от пассивной технологии "шина", в сетях с топологией "кольцо" каждый компьютер выступает в роли повторителя (репитера), т.е. компьютеры не только слушают, но и передают данные в сети от отправителя к получателю. Здесь каждый компьютер усиливает данные и передает их следующему компьютеру, пока эти данные не окажутся в том компьютере, чей адрес совпадает с адресом получателя. Получив данные, принимающий компьютер посылает передающему сообщение, в котором подтверждает факт приема. Выход из строя хотя бы одного компьютера приводит к неработоспособности сети.

Звезда

Топология звезда отличается тем, что все компьютеры подключаются к одному центральному устройству. Для этого в центре сети содержится узел коммутации (коммутирующее устройство), к которому отдельным кабелем подключаются все компьютеры сети. Такой узел называется концентратором (hub).

Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем другим компьютерам.

Концентраторы делятся на активные и пассивные.

Активные концентраторы передают сигналы так же, как репитеры (повторители), поэтому их называют многопортовыми повторителями. Обычно они имеют от 8 до 12 портов для подключения компьютеров. Активные концентраторы питаются от электрической сети.

К пассивным концентраторам относятся монтажные или коммутирующие панели, которые просто пропускают через себя сигнал, не усиливая и не восстанавливая его. Пассивным концентраторам не требуется питание от электрической сети.

Основное преимущество топологии "звезда" – высокая надежность. Выход из строя одного или нескольких компьютеров не приводит к потере работоспособности остальной части сети. Обрыв кабеля в одном месте приводит к отключению от сети только одного компьютера. Только неисправность концентратора приводит к полной потере работоспособности сети. Недостатком этой топологии является необходимость в дополнительном расходе кабеля и установке концентратора.

Ячеистая топология

В некоторых случаях используется ячеистая топология. В данной топологии каждый компьютер соединен с каждым другим компьютером отдельным кабелем.

Сеть с ячеистой топологией обладает высокой избыточностью и надежностью. Данные от одного компьютера к другому могут передаваться по разным маршрутам, поэтому разрыв кабеля не отражается на работоспособности сети. Главный недостаток сетей с ячеистой топологией – большой расход кабеля.