Ryšio topologija. Tinklo topologijų tipai. Kompiuterių tinklo topologija

Tinklo topologija reiškia fizinę arba elektrinę tinklo kabelių ir jungčių konfigūraciją.

Apibūdinant tinklų topologiją, vartojami keli specializuoti terminai: tinklo mazgas – kompiuteris arba tinklo perjungimo įrenginys; tinklo atšaka - kelias, jungiantis du gretimus mazgus; terminalo mazgas – mazgas, esantis tik vienos šakos gale; tarpinis mazgas – mazgas, esantis daugiau nei vienos šakos galuose; gretimi mazgai yra mazgai, sujungti bent vienu keliu, kuriame nėra jokių kitų mazgų.

Yra tik 5 pagrindiniai tinklo topologijų tipai:

1. „Shared Bus“ topologija. Šiuo atveju ryšys ir duomenų mainai vyksta per bendrą ryšio kanalą, vadinamą bendrąja magistrale: Bendroji magistralė yra labai įprasta vietinių tinklų topologija. Perduota informacija gali būti paskirstoma abiem kryptimis. Naudojant bendrą magistralę, sumažėja laidų sąnaudos ir suvienodinamas įvairių modulių prijungimas. Pagrindiniai šios schemos pranašumai yra maža kaina ir paprastas kabelių paskirstymas visose patalpose. Rimčiausias įprastos magistralės trūkumas yra mažas jos patikimumas: bet koks kabelio ar bet kurios iš daugybės jungčių defektas visiškai paralyžiuoja visą tinklą. Kitas bendros magistralės trūkumas yra mažas našumas, nes naudojant šį prisijungimo būdą duomenis į tinklą vienu metu gali perduoti tik vienas kompiuteris. Todėl ryšio kanalo pralaidumas čia visada yra padalintas tarp visų tinklo mazgų.

2. Žvaigždžių topologija. Tokiu atveju kiekvienas kompiuteris atskiru kabeliu prijungiamas prie bendro įrenginio, vadinamo šakotuvu, kuris yra tinklo centre:

Centro funkcija yra nukreipti kompiuterio perduodamą informaciją į vieną ar visus kitus tinklo kompiuterius. Pagrindinis šios topologijos pranašumas, palyginti su įprasta magistrale, yra didesnis patikimumas. Visos problemos, susijusios su kabeliu, turi įtakos tik kompiuteriui, prie kurio prijungtas šis kabelis, ir tik koncentratoriaus gedimas gali sugadinti visą tinklą. Be to, šakotuvas gali atlikti išmaniojo informacijos, gaunamos iš tinklo mazgų, filtro vaidmenį ir, jei reikia, blokuoti administratoriaus draudžiamus perdavimą. Žvaigždės topologijos trūkumai apima didesnę tinklo įrangos kainą, nes reikia įsigyti šakotuvą. Be to, galimybę padidinti tinklo mazgų skaičių riboja šakotuvo prievadų skaičius. Šiuo metu hierarchinė žvaigždė yra labiausiai paplitęs ryšio topologijos tipas tiek vietiniuose, tiek pasauliniuose tinkluose.

3. „Žiedo“ topologija. Tinkluose su žiedo topologija duomenys tinkle perduodami nuosekliai iš vienos stoties į kitą išilgai žiedo, dažniausiai viena kryptimi:

Jei kompiuteris atpažįsta duomenis kaip jam skirtus, tada jis nukopijuoja juos į savo vidinį buferį. Tinkle su žiedine topologija būtina imtis specialių priemonių, kad sugedus ar atsijungus kokiai nors stotelei nenutrūktų ryšio kanalas tarp likusių stočių. Šios topologijos privalumas – valdymo paprastumas, trūkumas – viso tinklo gedimo galimybė, jei kanale tarp dviejų mazgų sugenda.

4. Tinklo topologija. Tinklo topologijai būdinga kompiuterinio ryšio schema, kurioje fizinės ryšio linijos nustatomos su visais gretimais kompiuteriais:

Tinkle su tinkleline topologija tiesiogiai prijungiami tik tie kompiuteriai, tarp kurių vyksta intensyvus duomenų mainai, o duomenų mainams tarp kompiuterių, kurie nėra tiesiogiai sujungti, naudojami tranzitiniai perdavimai per tarpinius mazgus. Tinklo topologija leidžia prijungti daugybę kompiuterių ir paprastai būdinga pasauliniams tinklams. Šios topologijos pranašumai yra atsparumas gedimams ir perkrovoms, nes Yra keletas būdų, kaip apeiti atskirus mazgus.

5. Mišri topologija. Nors maži tinklai paprastai turi tipišką žvaigždutės, žiedo arba magistralės topologiją, dideli tinklai paprastai turi atsitiktinius ryšius tarp kompiuterių. Tokiuose tinkluose galima nustatyti atskirus savavališkus potinklius, turinčius standartinę topologiją, todėl jie vadinami mišrios topologijos tinklais.

Vietinis tinklas yra svarbus bet kurios šiuolaikinės įmonės elementas, be kurio neįmanoma pasiekti maksimalaus darbo našumo. Tačiau norint išnaudoti visą tinklo potencialą, būtina jį teisingai sukonfigūruoti, taip pat atsižvelgiant į tai, kad prijungtų kompiuterių vieta turės įtakos LAN veikimui.

Topologijos samprata

Vietinių kompiuterių tinklų topologija – tai darbo stočių ir mazgų vieta vienas kito atžvilgiu ir jų prisijungimo galimybės. Tiesą sakant, tai yra LAN architektūra. Kompiuterių išdėstymas lemia technines tinklo charakteristikas, o bet kokio tipo topologijos pasirinkimas turės įtakos:

• Tinklo įrangos tipai ir charakteristikos.
• LAN patikimumas ir mastelio keitimas.
• Vietinio tinklo valdymo metodas.

Tokių darbo mazgų vietos ir jų sujungimo būdų parinkčių yra daug, o jų skaičius didėja tiesiogiai proporcingai didėjančiam prijungtų kompiuterių skaičiui. Pagrindinės vietinių tinklų topologijos yra „žvaigždė“, „autobusas“ ir „žiedas“.

Veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti renkantis topologiją

Prieš galutinai nuspręsdami dėl topologijos pasirinkimo, turite atsižvelgti į keletą funkcijų, turinčių įtakos tinklo veikimui. Remdamiesi jais galite pasirinkti tinkamiausią topologiją, išanalizuodami kiekvieno iš jų privalumus ir trūkumus bei susiedami šiuos duomenis su įdiegimo sąlygomis.

• Kiekvienos prie LAN prijungtos darbo vietos funkcionalumas ir aptarnavimas. Kai kurie vietinio tinklo topologijos tipai visiškai priklauso nuo to.
• Įrangos tinkamumas eksploatuoti (maršrutizatoriai, adapteriai ir kt.). Tinklo įrangos gedimas gali arba visiškai sutrikdyti LAN veikimą, arba sustabdyti informacijos mainus su vienu kompiuteriu.
• Naudoto kabelio patikimumas. Pažeidus jį, sutrinka duomenų perdavimas ir priėmimas visame LAN arba viename jo segmente.
• Kabelio ilgio apribojimas. Šis veiksnys taip pat svarbus renkantis topologiją. Jei kabelio nėra daug, galite pasirinkti išdėstymą, kuriam jo reikės mažiau.

Apie žvaigždžių topologiją

Šio tipo darbo stočių išdėstymas turi tam skirtą centrą – serverį, prie kurio prijungiami visi kiti kompiuteriai. Būtent per serverį vyksta duomenų mainų procesai. Todėl jo įranga turi būti sudėtingesnė.

Privalumai:

• Vietinių „žvaigždžių“ tinklų topologija yra palankiai palyginama su kitais, kai LAN nėra konfliktų - tai pasiekiama centralizuoto valdymo būdu.
• Vieno iš mazgų gedimas arba kabelio pažeidimas neturės jokios įtakos visam tinklui.
• Turėdami tik du abonentus, pagrindinį ir išorinį, galite supaprastinti tinklo įrangą.
• Ryšio taškų grupė nedideliu spinduliu supaprastina tinklo valdymo procesą ir taip pat pagerina jo saugumą, nes riboja pašalinių asmenų prieigą.

Trūkumai:

• Toks vietinis tinklas tampa visiškai neveiksnus centrinio serverio gedimo atveju.
• Žvaigždės kaina yra didesnė nei kitų topologijų, nes reikia daug daugiau kabelių.

Autobusų topologija: paprasta ir pigu

Šiuo prisijungimo būdu visos darbo stotys sujungiamos į vieną liniją – koaksialinį kabelį, o duomenys iš vieno abonento kitiems siunčiami pusiau dvipusio mainų režimu. Tokio tipo vietinio tinklo topologijos reikalauja, kad kiekviename magistralės gale būtų specialus terminalas, be kurio signalas iškraipomas.

Privalumai:

• Visi kompiuteriai lygūs.
• Galimybė lengvai keisti tinklo mastelį net jam veikiant.
• Vieno mazgo gedimas neturi įtakos kitiems.
• Kabelio suvartojimas žymiai sumažėja.

Trūkumai:

• Nepakankamas tinklo patikimumas dėl kabelių jungčių problemų.
• Mažas našumas dėl kanalo padalijimo tarp visų prenumeratorių.
• Sunkumai valdant ir aptinkant gedimus dėl lygiagrečiai prijungtų adapterių.
• Ryšio linijos ilgis yra ribotas, todėl tokio tipo vietinio tinklo topologijos naudojamos tik nedaugeliui kompiuterių.

Žiedo topologijos charakteristikos

Šio tipo komunikacija apima veikiančio mazgo sujungimą su kitais dviem, iš vieno iš jų gaunami duomenys, o duomenys perduodami į antrąjį. Pagrindinis šios topologijos bruožas yra tas, kad kiekvienas terminalas veikia kaip kartotuvas, pašalinantis signalo slopinimo galimybę LAN tinkle.

Privalumai:

• Greitai sukurkite ir sukonfigūruokite šią vietinio tinklo topologiją.
• Lengvas mastelio keitimas, tačiau diegiant naują mazgą reikia išjungti tinklą.
• Didelis galimų abonentų skaičius.
• Atsparumas perkrovoms ir tinklo konfliktų nebuvimas.
• Galimybė padidinti tinklą iki milžiniškų dydžių perduodant signalą tarp kompiuterių.

Trūkumai:

• Viso tinklo nepatikimumas.
• Trūksta atsparumo kabelio pažeidimams, todėl paprastai yra numatyta lygiagreti atsarginė linija.
• Didelis kabelio suvartojimas.

Vietinių tinklų tipai

Vietinio tinklo topologijos pasirinkimas taip pat turėtų būti atliktas atsižvelgiant į turimo LAN tipą. Tinklas gali būti pavaizduotas dviem modeliais: lygiaverčiu ir hierarchiniu. Funkciškai jie nelabai skiriasi, o tai leidžia prireikus persijungti iš vieno į kitą. Tačiau tarp jų vis dar yra keletas skirtumų.

Kalbant apie peer-to-peer modelį, jį naudoti rekomenduojama tais atvejais, kai nėra galimybės organizuoti didelio tinklo, tačiau vis tiek būtina sukurti tam tikrą komunikacijos sistemą. Jį rekomenduojama sukurti tik nedideliam skaičiui kompiuterių. Centralizuotos valdymo komunikacijos įvairiose įmonėse dažniausiai naudojamos darbo stotims stebėti.

Peer-to-peer tinklas

Šio tipo LAN reiškia lygias teises kiekvienai darbo vietai, paskirstant duomenis tarp jų. Jo naudotojas gali leisti arba uždrausti prieigą prie mazge saugomos informacijos. Paprastai tokiais atvejais labiausiai tiks vietinių kompiuterių tinklų topologija „autobusas“.

Lygiavertis tinklas reiškia darbo vietos išteklių prieinamumą kitiems vartotojams. Tai reiškia galimybę redaguoti dokumentą viename kompiuteryje dirbant kitame, nuotoliniu būdu spausdinti ir paleisti programas.

Lygiavertio LAN tipo privalumai:

• Diegimo, montavimo ir priežiūros paprastumas.
• Mažos finansinės išlaidos. Šis modelis pašalina poreikį pirkti brangų serverį.

Trūkumai:

• Tinklo našumas mažėja proporcingai didėjančiam prijungtų darbuotojų mazgų skaičiui.
• Vieningos apsaugos sistemos nėra.
• Informacijos prieinamumas: išjungus kompiuterį jame esantys duomenys taps neprieinami kitiems.
• Nėra vienos informacijos bazės.

Hierarchinis modelis

Dažniausiai naudojamos vietinio tinklo topologijos yra pagrįstos šio tipo LAN. Jis taip pat vadinamas „kliento serveriu“. Šio modelio esmė yra ta, kad jei yra tam tikras abonentų skaičius, yra vienas pagrindinis elementas – serveris. Šis valdymo kompiuteris saugo visus duomenis ir juos apdoroja.

Privalumai:

• Puikus tinklo našumas.
• Vieninga patikima apsaugos sistema.
• Viena visiems bendra informacinė bazė.
• Supaprastintas viso tinklo ir jo elementų valdymas.

Trūkumai:

• Būtinybė turėti specialų personalo padalinį – administratorių, kuris stebi ir prižiūri serverį.
• Didelės finansinės išlaidos pagrindiniam kompiuteriui įsigyti.

Hierarchiniame modelyje dažniausiai naudojama vietinio kompiuterių tinklo konfigūracija (topologija) yra „žvaigždė“.

Topologijos pasirinkimas (tinklo įrangos ir darbo stočių išdėstymas) yra itin svarbus momentas organizuojant vietinį tinklą. Pasirinktas ryšio tipas turėtų užtikrinti efektyviausią ir saugiausią LAN veikimą. Taip pat svarbu atkreipti dėmesį į finansines išlaidas ir galimybę toliau plėsti tinklą. Rasti racionalų sprendimą nėra lengva užduotis, kuri pasiekiama kruopščia analize ir atsakingu požiūriu. Būtent šiuo atveju teisingai parinktos vietinio tinklo topologijos užtikrins maksimalų viso LAN veikimą.

Terminas „tinklo topologija“ apibūdina galimas kompiuterių tinklų konfigūracijas. Tinklo technologijų specifika yra poreikis griežtai derinti visas techninės ir programinės įrangos tinklo įrankių charakteristikas, kad būtų galima sėkmingai keistis duomenimis. Tuo pačiu esama aparatinė įranga gali užtikrinti skirtingas duomenų perdavimo galimybes (greitis, patikimumas ir kt.), priklausomai nuo šių įrenginių naudojimo būdo. Siekiant atsižvelgti į visas šias įrangos veikimo režimų ypatybes, buvo įvesta „tinklo topologijos“ sąvoka. Šiuo metu tinklo konfigūracijai apibūdinti naudojamos dviejų tipų topologijos: fizinė ir loginė.

Fizinės topologijos

Fizinė topologija apibūdina realius įvairios tinklo įrangos (kabelių, jungčių ir tinklo įrangos prijungimo būdų) fizinių jungčių organizavimo būdus. Fizinės topologijos skiriasi kaina ir funkcionalumu. Žemiau pateikiame trijų dažniausiai naudojamų fizinių topologijų aprašymą, nurodydami jų privalumus ir trūkumus.

Fizinis autobusas

Paprasčiausia fizinės magistralės topologijos forma susideda iš vieno pagrindinio kabelio, iš abiejų pusių baigiant specialiomis jungtimis – terminalais. Kuriant tokį tinklą pagrindinis kabelis klojamas nuosekliai iš vieno tinklo įrenginio į kitą. Patys įrenginiai yra prijungti prie pagrindinio kabelio, naudojant švino kabelius ir T formos jungtis. Tokios topologijos pavyzdys parodytas paveikslėlyje.

Sudėtingesnė fizinės magistralės topologijos forma yra „paskirstyta magistralė“ (dažniau vadinama „medžio topologija“). Šioje topologijoje pagrindinis kabelis, pradedant nuo vieno taško, vadinamas „šakniu“, šakojasi skirtingomis kryptimis, kurias lemia tikroji fizinė tinklo įrenginių vieta. Skirtingai nuo aukščiau aprašytos topologijos, paskirstytoje magistralės topologijoje pagrindinis kabelis turi daugiau nei du galus. Kabelių šakojimas atliekamas naudojant specialias jungtis. Tokios topologijos pavyzdys parodytas paveikslėlyje.

Fizinė žvaigždė

Paprasčiausia fizinės žvaigždės topologijos forma susideda iš daugybės kabelių (po vieną kiekvienam prijungtam tinklo įrenginiui), prijungtų prie vieno centrinio įrenginio. Šis centrinis įrenginys vadinamas šakotuvu. Fizinės žvaigždės topologijos pavyzdys yra 10Base-T Ethernet arba 100Base-T Ethernet. Tokiuose tinkluose kiekvienas tinklo įrenginys yra prijungtas prie šakotuvo, naudojant vytos poros kabelį.

Jei naudojama paprasta fizinė žvaigždės topologija, tikrieji signalo keliai gali neatitikti žvaigždės formos. Vienintelė fizinės žvaigždės topologijos charakteristika yra tinklo įrenginių fizinio prijungimo būdas. Paprasčiausios „fizinės žvaigždės“ topologijos pavyzdys parodytas paveikslėlyje.

Paskirstytoje žvaigždės topologijoje įrenginių prijungimo būdas gali būti daug sudėtingesnis. Šioje topologijoje centriniai įrenginiai (koncentratoriai) yra papildomai sujungti vienas su kitu.

Fizinis žvaigždės laidinis žiedas

Šioje topologijoje visi tinklo įrenginiai yra prijungti prie centrinio šakotuvo taip pat, kaip ir fizinėje žvaigždės topologijoje. Bet kiekvienas iš koncentratorių savyje organizuoja fizinius ryšius, kurie užtikrina vieno fizinio žiedo sukūrimą. Naudojant kelis stebules, žiedas kiekviename iš stebulių atidaromas, o patys stebulės tarpusavyje sujungiami dviem kabeliais, organizuojant fizinį žiedo uždarymą.

Fizinio žiedo topologija naudojama IBM Token-Ring tinkluose. Apibūdintos topologijos pavyzdys parodytas fig.

Šioje topologijoje visi šakotuvai yra „išmanieji“ įrenginiai. Jei bet kurioje tinklo vietoje nutrūksta fizinis žiedas, šakotuvas automatiškai aptinka nutrūkimą ir atkuria skambėjimą trumpindamas atitinkamus prievadus. Paveikslėlyje parodytas tokio žiedo atkūrimo pavyzdys (stebulė A).

Žvaigždžių topologija šiuo metu yra populiariausia, nes ji suteikia lengviausias būdas prijungti naujus įrenginius prie tinklo. Daugeliu atvejų naujo įrenginio prijungimas prie tinklo apima tik kabelio, jungiančio prijungtą tinklo įrenginį prie šakotuvo, tiesimą.

Loginės topologijos

Loginė topologija apibrėžia faktinius signalų kelius perduodant duomenis pagal naudojamą fizinę topologiją. Taigi loginė topologija aprašo duomenų srautų perdavimo tarp tinklo įrenginių kelius. Jame apibrėžiamos duomenų perdavimo esamoje perdavimo aplinkoje taisyklės, užtikrinančios trukdžių, turinčių įtakos duomenų perdavimo teisingumui, nebuvimą.

Kadangi loginė topologija aprašo duomenų perdavimo kelią ir kryptį, ji glaudžiai susijusi su OSI modelio MAC (Media Access Control) sluoksniu (duomenų ryšio sluoksnio posluoksniu). Kiekvienai iš esamų loginių topologijų yra medijos prieigos kontrolės (MAC) metodai, leidžiantys stebėti ir kontroliuoti duomenų perdavimo procesą. Šie metodai bus aptarti kartu su atitinkama topologija.

Šiuo metu yra trys pagrindinės loginės topologijos: „loginė magistralė“, „loginis žiedas“ ir „loginė žvaigždė“ (perjungimas). Kiekviena iš šių topologijų teikia pranašumų, priklausomai nuo naudojimo atvejų. Naudodami anksčiau aptartas fizinės topologijos iliustracijas, visada atminkite, kad loginė topologija nustato perdavimo kryptį ir būdą, o ne fizinių laidų ir įrenginių laidus.

Loginis autobusas

Loginėje magistralės topologijoje duomenų sekos, vadinamos kadrais, yra paskirstomos signalų pavidalu vienu metu visomis esamos perdavimo terpės kryptimis. Kiekviena tinklo stotis tiria kiekvieną duomenų kadrą, kad nustatytų, kam tie duomenys skirti. Kai signalas pasiekia perdavimo terpės galą, jį automatiškai atšaukia (pašalina iš perdavimo terpės) atitinkami įrenginiai, vadinami „terminatoriais“. Šis signalo sunaikinimas perdavimo terpės galuose neleidžia signalui atsispindėti atgal į perdavimo terpę. Jei terminatorių nebūtų, tada atspindėtas signalas sutaptų su naudinguoju ir jį iškraipytų.

Loginėje magistralės topologijoje perdavimo terpė yra bendrinama ir vienu metu naudojama visiems duomenų perdavimo įrenginiams. Kad būtų išvengta trikdžių, kai duomenis vienu metu bando perduoti kelios stotys, duomenis vienu metu gali perduoti tik viena stotis. Taigi, turi būti metodas, leidžiantis nustatyti, kuri stotis turi teisę bet kuriuo metu perduoti duomenis. Pagal šiuos reikalavimus buvo sukurti prieigos prie perdavimo terpės kontrolės metodai, kuriuos apžvelgėme skyriuje „Duomenų mainų procesas“.

Dažniausiai naudojamas prieigos prie perdavimo terpės valdymo būdas organizuojant loginės magistralės topologiją yra CSMA/CD – „Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection“. Šis prieigos būdas labai panašus į kelių žmonių pokalbį tame pačiame kambaryje. Kad netrukdytų vienas kitam, vienu metu kalba tik vienas asmuo, o visi kiti klauso. Ir kiekvienas gali pradėti kalbėti tik įsitikinęs, kad patalpoje tvyro tyla. Tinklas veikia lygiai taip pat. Kai stotis ruošiasi perduoti duomenis, ji pirmiausia „klauso“ (nešlio jausmas) duomenų perdavimo terpėje, kad aptiktų bet kurią stotį, jau perduodančią duomenis. Jei kuri nors stotis šiuo metu transliuoja, stotis laukia perdavimo proceso pabaigos. Kai perdavimo terpė atsilaisvina, laukimo stotis pradeda siųsti savo duomenis. Jei šiuo metu siuntimą pradeda viena ar kelios stotys, kurios taip pat laukė, kol išsilaisvins perdavimo terpė, tada įvyksta „susidūrimas“. Visos siuntimo stotys aptinka susidūrimą ir siunčia specialų signalą, informuojantį visas tinklo stotis apie įvykusį susidūrimą. Po to visos stotys tyli atsitiktiniam laikui, kol vėl bando perduoti duomenis. Po to darbo algoritmas pradedamas iš naujo.

Tinklas, pagrįstas logine magistralės topologija, taip pat gali naudoti žetonų perdavimo technologiją, kad galėtų kontroliuoti prieigą prie duomenų perdavimo terpės. Naudojant šį valdymo būdą, kiekvienai stočiai priskiriamas eilės numeris, nurodantis duomenų perdavimo prioritetą. Po to, kai stotis, kurios skaičius yra didžiausias, perduoda duomenis, eilė grįžta į pirmąją stotį. Stotims priskirti eilės numeriai gali neatitikti tikrosios stočių fizinio prijungimo prie duomenų perdavimo laikmenos sekos. Norint valdyti, kuri stotis šiuo metu turi teisę perduoti duomenis, naudojamas valdymo duomenų rėmelis, vadinamas „prieigos prieigos raktu“. Šis žymeklis perduodamas iš stoties į stotį seka, atitinkančia jų serijos numerius. Stotis, kuri gauna žetoną, turi teisę perduoti savo duomenis. Tačiau kiekvieną siunčiančiąją stotį riboja laikas, per kurį jai leidžiama perduoti duomenis. Pasibaigus šiam laikui, stotis turi perduoti žetoną kitai stočiai.

Tokio tinklo veikimas prasideda nuo to, kad pirmoji stotis, turinti prieigos žetoną, perduoda savo duomenis ir gauna į juos atsakymus per ribotą laiko tarpą (laiko tarpą). Jei stotis užbaigia ryšį nepasibaigus jai skirtam laikui, ji tiesiog perduoda stoties žetoną su kitu eilės numeriu. Tada procesas kartojamas. Šis nuoseklus žetonų perdavimo procesas tęsiasi nuolat, suteikiant kiekvienai stočiai galimybę perduoti duomenis po griežtai apibrėžto laiko.

„Loginės magistralės“ topologija pagrįsta „fizinės magistralės“ ir „fizinės žvaigždės“ topologijų naudojimu. Prieigos kontrolės būdas ir fizinių topologijų tipai parenkami atsižvelgiant į reikalavimus projektuojamam tinklui. Pavyzdžiui, Ethernet, 10Base-T Ethernet ir ARCnet® naudoja loginę magistralės topologiją. Kabeliai Ethernet tinkluose (plonas bendraašis kabelis) jungiami naudojant fizinę magistralės topologiją, o 10Base-T Ethernet ir ARCnet tinklai yra pagrįsti fizine žvaigždučių topologija. Tačiau Ethernet (fizinė magistralė) ir 10Base-T Ethernet (fizinė žvaigždė) naudoja CSMA/CD kaip medijos prieigos kontrolės metodą, o ARCnet (fizinė žvaigždė) naudoja prieigos prieigos raktą.

Pirmoji iliustracija iliustruoja Ethernet tinklą (fizinė magistralė, loginė magistralė), o antroji iliustruoja 10Base-T Ethernet tinklą (fizinė žvaigždė, loginė magistralė). Abiejuose paveikslėliuose atkreipkite dėmesį, kad signalas (rodomas rodyklėmis) kyla iš vienos (šiuo metu siunčiančios) stoties ir sklinda visomis esamos perdavimo terpės kryptimis.

Loginis žiedas

Loginėje žiedo topologijoje duomenų kadrai perduodami fiziniu žiedu tol, kol jie pereina visą duomenų perdavimo terpę. Loginė žiedo topologija yra pagrįsta fizine žiedo topologija su žvaigždute. Kiekviena stotis, prijungta prie fizinio žiedo, gauna duomenis iš ankstesnės stoties ir kartoja tą patį signalą kitai stočiai. Taigi, duomenys kartojasi, teka iš vienos stoties į kitą, kol pasiekia stotį, kuriai buvo adresuota. Priėmimo stotis nukopijuoja duomenis iš perdavimo terpės ir prideda prie kadro atributą, nurodantį sėkmingą duomenų gavimą. Toliau kadras su „pristatymo atributu“ ir toliau keliauja aplink žiedą, kol pasiekia stotį, kuri iš pradžių siuntė šiuos duomenis. Stotis, išanalizavusi „pristatymo atributą“ ir įsitikinusi, kad duomenų perdavimas buvo sėkmingas, pašalina savo kadrą iš tinklo. Paveikslėlyje parodytas duomenų perdavimo procesas „loginio žiedo“ pavidalu tinkle, paremtame „fizinio žiedo su žvaigždute“ topologija.

Prieigos prie perdavimo terpės valdymo tokiuose tinkluose metodas visada yra pagrįstas „prieigos žetonų“ technologija. Tačiau duomenų perdavimo teisės gavimo seka (maršrutas, kuriuo seka žetonas) gali ne visada atitikti tikrąją stočių prijungimo prie fizinio žiedo seką. IBM „Token-Ring“ yra tinklo, naudojančio „loginio žiedo“ topologiją, pagrįstą „fiziniu žiedu su žvaigždutėmis“, pavyzdys.

Loginė žvaigždė (perjungimas)

Loginė žvaigždžių topologija naudoja perjungimo metodą, kad apribotų signalo sklidimą perdavimo terpėje iki tam tikros jos dalies. Tokio apribojimo mechanizmas yra esminis loginėje žvaigždžių topologijoje.

Gryniausia forma perjungimas suteikia kiekvienai stočiai skirtą duomenų liniją. Kai viena stotis perduoda signalą kitai stočiai, prijungtai prie to paties jungiklio, jungiklis perduoda signalą tik per duomenų perdavimo terpę, jungiančią dvi stotis. Paveikslėlyje parodyta, kaip duomenys perduodami tarp dviejų stočių, prijungtų prie to paties jungiklio. Taikant šį metodą, vienu metu galima perduoti duomenis tarp kelių mašinų porų, nes tarp bet kurių dviejų stočių perduodami duomenys lieka „nematomi“ kitoms stočių poroms.

Dauguma perjungimo technologijų remiasi esamais tinklo standartais ir prideda naujų funkcionalumo lygių. Pavyzdžiui, anksčiau aptartas 10Base-T tinklo standartas (CSMA/CD valdymo metodas) leidžia naudoti perjungimą.

Kai kurie jungikliai yra skirti palaikyti galimybę vienu metu naudoti kelis tinklo standartus. Pavyzdžiui, viename jungiklyje gali būti prievadų, skirtų stotims prijungti naudojant 10Base-T eterneto standartą ir FDDI (pluošto paskirstytų duomenų sąsają).

Jungikliai turi integruotą logiką, leidžiančią išmaniai valdyti duomenų perdavimo tarp įrenginių procesą. Vidinė jungiklių logika pasižymi dideliu našumu, nes jie turi suteikti galimybę vienu metu perduoti duomenis maksimaliu greičiu tarp kiekvienos prievadų poros. Taigi, jungiklių naudojimas gali žymiai padidinti tinklo našumą.

Perjungimas iliustruoja, kad loginę topologiją lemia ne tik žiniasklaidos prieigos kontrolės metodas, bet ir daugelis kitų elektroninių grandinių dizaino aspektų (jungiklis yra gana sudėtingas ir brangus elektroninis įrenginys). Sujungdami naujas perjungimo technologijas su esamomis loginėmis jungtimis, inžinieriai gali sukurti naujas logines topologijas.

Keli jungikliai gali būti tarpusavyje sujungti naudojant vieną ar daugiau fizinių topologijų. Jungikliais galima sujungti ne tik atskiras stotis, bet ir ištisas stočių grupes. Tokios grupės vadinamos „tinklo segmentais“. Taigi dėl įvairių priežasčių perjungimas gali žymiai pagerinti jūsų tinklo našumą.

Prisijungimas prie paprasto tinklo

Dabar, kai aptarėme įvairių tinklo komponentų techninės įrangos diegimo klausimus ir supratome loginės ir fizinės topologijos skirtumus, apsvarstysime būdus, kaip prijungti įrangą paprasčiausiame tinkle. Paveiksle parodyti kai kurie anksčiau aptarti tinklo įrenginiai, prijungti prie paprasto kompiuterių tinklo.

Pavaizduotą tinklą sudaro šie komponentai: trys kompiuteriai, prijungti prie vieno 10Base-T šakotuvo naudojant neekranuotą vytos poros kabelį. Kiekviename kompiuteryje yra įdiegtos 10Base-T Ethernet tinklo plokštės. Prie vieno iš kompiuterių taip pat prijungtas lazerinis spausdintuvas.

Kompiuteris, esantis paveikslo apačioje, yra serveris ir valdo visą tinklą. Likę du kompiuteriai yra darbo stotys. Darbo stotyse naudojamas serverio valdomas tinklas. Viena darbo vieta yra IBM PC tipo asmeninis kompiuteris, kita - Apple® Macintosh kompiuteris.

10Base-T šakotuvas suteikia fizinį ryšį tarp visų trijų kompiuterių. Jis taip pat veikia kaip signalo kartotuvas.

Linijos tarp įvairių tinklo komponentų žymi perdavimo terpę: vytos poros. Šis tinklas naudoja fizinę žvaigždžių topologiją, bet yra pagrįstas logine magistralės topologija.

Šiame tinkle esantis spausdintuvas yra tiesiogiai prijungtas prie serverio naudojant to kompiuterio lygiagretųjį prievadą. Ši jungtis yra standartinė daugeliui spausdintuvų. Serveris priima iš kiekvienos darbo vietos gautų dokumentų spausdinimo užduotis. Tada gautos spausdinimo užduotys atitinkamu kabeliu siunčiamos į spausdintuvą per lygiagretųjį serverio prievadą. Nors šis metodas yra paprasčiausias, leidžiantis kelioms stotims spausdinti dokumentus vienu spausdintuvu, vis tiek yra kitų būdų prijungti spausdintuvus prie tinklo. Pavyzdžiui, spausdintuvą galite prijungti prie specialaus spausdinimo serverio arba kompiuterio su specialia programine įranga, kuri suteikia galimybę vienu metu atlikti darbo stoties ir spausdinimo serverio funkcijas. Šiais laikais daugelis spausdintuvų turi įmontuotą tinklo plokštę, todėl spausdintuvą galima tiesiogiai prisijungti prie perdavimo terpės bet kurioje tinklo vietoje.

Terminas topologija apibūdina fizinį kompiuterių, kabelių ir kitų tinklo komponentų išdėstymą.

Topologija yra standartinis terminas, kurį profesionalai naudoja pagrindiniam tinklo išdėstymui apibūdinti.

Be termino „topologija“, fiziniam išdėstymui apibūdinti taip pat vartojama:

Fizinė vieta;

Išdėstymas;

Diagrama;

Tinklo topologija nustato jo charakteristikas. Visų pirma, konkrečios topologijos pasirinkimas turi įtakos:

būtinos tinklo įrangos sudėtis;

tinklo įrangos charakteristikos;

tinklo išplėtimo galimybės;

tinklo valdymo metodas.

Norint dalytis ištekliais ar atlikti kitas tinklo užduotis, kompiuteriai turi būti sujungti vienas su kitu. Tam dažniausiai naudojamas kabelis (rečiau belaidžiai tinklai – infraraudonųjų spindulių įranga). Tačiau vien tik prijungti kompiuterį prie kabelio, jungiančio kitus kompiuterius, neužtenka. Įvairių tipų kabeliams, kartu su skirtingomis tinklo plokštėmis, tinklo operacinėmis sistemomis ir kitais komponentais, reikalingi skirtingi kompiuterių išdėstymai.

Kiekviena tinklo topologija nustato tam tikras sąlygas. Pavyzdžiui, jis gali diktuoti ne tik kabelio tipą, bet ir jo klojimo būdą.

Pagrindinės topologijos

• žvaigždė

  žiedas

Jei kompiuteriai yra sujungti vienu kabeliu, topologija vadinama magistrale. Kai kompiuteriai yra prijungti prie kabelių segmentų, kylančių iš vieno taško arba šakotuvo, topologija vadinama žvaigždžių topologija. Jei kabelis, prie kurio prijungti kompiuteriai, yra uždarytas žiede, ši topologija vadinama žiedu.

Padanga.

Magistralės topologija dažnai vadinama „linijine magistrale“. Ši topologija yra viena iš paprasčiausių ir plačiausiai paplitusių topologijų. Jis naudoja vieną kabelį, vadinamą stuburu arba segmentu, išilgai kurio prijungiami visi tinklo kompiuteriai.

Tinkle su magistralės topologija kompiuteriai adresuoja duomenis į konkretų kompiuterį, perduodami juos kabeliu elektros signalų forma.

Duomenys elektros signalų pavidalu perduodami į visus tinklo kompiuterius; tačiau informaciją gauna tas, kurio adresas sutampa su šiais signalais užšifruotu gavėjo adresu. Be to, bet kuriuo metu perduoti gali tik vienas kompiuteris.

Kadangi duomenis į tinklą perduoda tik vienas kompiuteris, jo našumas priklauso nuo prie magistralės prijungtų kompiuterių skaičiaus. Kuo daugiau jų, tuo lėčiau veikia tinklas. Autobusas yra pasyvi topologija. Tai reiškia, kad kompiuteriai tik „klauso“ tinklu perduodamų duomenų, bet neperkelia jų iš siuntėjo į gavėją. Todėl, jei vienas iš kompiuterių sugenda, tai neturės įtakos kitų veikimui. Šioje topologijoje duomenys paskirstomi visame tinkle – nuo ​​vieno kabelio galo iki kito. Jei nebus imtasi veiksmų, signalai, pasiekiantys kabelio galą, atsispindės ir tai neleis kitiems kompiuteriams perduoti. Todėl duomenims pasiekus paskirties vietą, elektros signalai turi būti užgesinti. Tam kiekviename tinklo kabelio gale su magistralės topologija įrengiami terminalai (dar vadinami kištukais), kad sugertų elektros signalus.

Privalumai: nesant papildomos aktyvios įrangos (pavyzdžiui, kartotuvų), tokie tinklai yra paprasti ir nebrangūs.

Linijinio vietinio tinklo topologijos diagrama

Tačiau linijinės topologijos trūkumas yra tinklo dydžio, funkcionalumo ir išplečiamumo apribojimai.

Žiedas

Žiedinėje topologijoje kiekviena darbo vieta yra prijungta prie dviejų artimiausių kaimynų. Šis ryšys sudaro vietinį tinklą kilpos arba žiedo pavidalu. Duomenys perduodami ratu viena kryptimi, o kiekviena stotis atlieka kartotuvo vaidmenį, kuris priima ir reaguoja į jai adresuotus paketus, o kitus paketus perduoda į kitą darbo stotį „žemyn“. Pradiniame žiediniame tinkle visi objektai buvo sujungti vienas su kitu. Šis ryšys turėjo būti nutrauktas. Skirtingai nuo pasyviosios magistralės topologijos, čia kiekvienas kompiuteris veikia kaip kartotuvas, stiprinantis signalus ir perduodantis juos kitam kompiuteriui. Šios topologijos pranašumas buvo nuspėjamas tinklo reakcijos laikas. Kuo daugiau įrenginių buvo žiede, tuo ilgiau tinklas reaguodavo į užklausas. Svarbiausias jo trūkumas yra tas, kad sugedus bent vienam įrenginiui, visas tinklas atsisako veikti.

Vienas iš duomenų perdavimo žiedu principų vadinamas perduodant žetoną. Esmė tokia. Žetonas perduodamas nuosekliai, iš vieno kompiuterio į kitą, kol jį gauna tas, kuris nori perduoti duomenis. Siunčiantis kompiuteris pakeičia žetoną, įtraukia el. pašto adresą į duomenis ir išsiunčia jį aplink žiedą.

Šią topologiją galima patobulinti sujungiant visus tinklo įrenginius per centras(Hubįrenginį, jungiantį kitus įrenginius). Vizualiai „pataisytas“ žiedas fiziškai nebėra žiedas, tačiau tokiame tinkle duomenys vis tiek perduodami ratu.

Paveiksle ištisinės linijos rodo fizinius ryšius, o punktyrinės linijos nurodo duomenų perdavimo kryptis. Taigi toks tinklas turi loginę žiedo topologiją, o fiziškai jis yra žvaigždė.

Žvaigždė

Žvaigždinėje topologijoje visi kompiuteriai kabelių segmentais yra sujungti su centriniu komponentu, turinčiu šakotuvą. Signalai iš perduodančio kompiuterio per šakotuvą keliauja visiems kitiems. Žvaigždžių tinkluose kabelių ir tinklo konfigūracijos valdymas yra centralizuotas. Tačiau yra ir trūkumas: kadangi visi kompiuteriai yra prijungti prie centrinio taško, dideliuose tinkluose kabelių suvartojimas žymiai padidėja. Be to, jei centrinis komponentas sugenda, bus sutrikdytas visas tinklas.

Privalumas: jei sugenda vienas kompiuteris arba sugenda vieną kompiuterį jungiantis laidas, tai tik tas kompiuteris negalės priimti ir perduoti signalų. Tai neturės įtakos kitiems tinklo kompiuteriams. Bendrą tinklo greitį riboja tik šakotuvo pralaidumas.

Šiuolaikiniuose vietiniuose tinkluose dominuoja žvaigždžių topologija. Tokie tinklai yra gana lankstūs, lengvai plečiami ir santykinai nebrangūs, palyginti su sudėtingesniais tinklais, kuriuose įrenginių prieigos prie tinklo būdai yra griežtai fiksuoti. Taigi „žvaigždės“ pakeitė pasenusias ir retai naudojamas linijines ir žiedines topologijas. Be to, jie tapo pereinamuoju ryšiu su paskutiniu topologijos tipu - rinktos žvaigždės e.

Jungiklis yra kelių prievadų aktyvus tinklo įrenginys. Jungiklis „atsimena“ prie jo prijungtų įrenginių aparatinės įrangos (arba MAC–MediaAccessControl) adresus ir sukuria laikinus kelius nuo siuntėjo iki gavėjo, kuriuo perduodami duomenys. Įprastame vietiniame tinkle su komutuojamąja topologija yra keli jungikliai. Kiekvienas prievadas ir prie jo prijungtas įrenginys turi savo pralaidumą (duomenų perdavimo spartą).

Jungikliai gali žymiai pagerinti tinklo našumą. Pirma, jie padidina bendrą pralaidumą, kuris yra prieinamas tam tikram tinklui. Pavyzdžiui, 8 laidų jungiklis gali turėti 8 atskiras jungtis, kurių kiekvienas palaiko iki 10 Mbit/s greitį. Atitinkamai, tokio įrenginio pralaidumas yra 80 Mbit/s. Visų pirma, komutatoriai padidina tinklo našumą sumažindami įrenginių, galinčių užpildyti visą vieno segmento pralaidumą, skaičių. Viename iš tokių segmentų yra tik du įrenginiai: darbo vietos tinklo įrenginys ir komutatoriaus prievadas. Taigi dėl 10 Mbit/s pralaidumo gali „konkuruoti“ tik du įrenginiai, o ne aštuoni (naudojant įprastą 8 prievadų šakotuvą, kuris nenumato tokio pralaidumo skirstymo į segmentus).

Apibendrinant reikia pasakyti, kad yra skirtumas tarp fizinių ryšių topologijos (tinklo fizinės struktūros) ir loginių ryšių topologijos (loginės tinklo struktūros).

Konfigūracija fiziniai ryšiai yra nulemtas kompiuterių elektros jungčių ir gali būti pavaizduotas kaip grafikas, kurio mazgai yra kompiuteriai ir ryšio įranga, o briaunos atitinka kabelių segmentus, jungiančius mazgų poras.

Loginiai ryšiai reprezentuoti informacijos srautų kelius tinkle, jie suformuojami tinkamai sukonfigūruojant ryšio įrangą.

Kai kuriais atvejais fizinė ir loginė topologijos yra vienodos, o kartais ne.

Paveiksle parodytas tinklas yra fizinės ir loginės topologijos neatitikimo pavyzdys. Fiziškai kompiuteriai sujungiami naudojant bendrą magistralės topologiją. Prieiga prie magistralės vyksta ne pagal laisvosios prieigos algoritmą, o perduodant žetoną (žetoną) skambėjimo tvarka: iš kompiuterio A į kompiuterį B, iš kompiuterio B į kompiuterį C ir t.t. Čia žetonų perdavimo tvarka nebesilaikoma fizinių jungčių, o nustatoma pagal loginę tinklo adapterių konfigūraciją. Niekas netrukdo sukonfigūruoti tinklo adapterius ir jų tvarkykles taip, kad kompiuteriai sudarytų žiedą kita tvarka, pavyzdžiui, B, A, C... Tačiau fizinė struktūra nesikeičia.

Bevielis tinklas.

Frazė „belaidė aplinka“ gali būti klaidinanti, nes reiškia, kad tinkle iš viso nėra laidų. Iš tikrųjų belaidžiai komponentai paprastai sąveikauja su tinklu, kuris kaip perdavimo terpę naudoja kabelį. Toks tinklas su mišriais komponentais vadinamas hibridiniu.

Priklausomai nuo technologijos, belaidžius tinklus galima suskirstyti į tris tipus:

vietiniai tinklai;

išplėsti vietiniai tinklai;

mobilieji tinklai (nešiojamieji kompiuteriai).

Perkėlimo būdai:

infraraudonoji spinduliuotė;

• radijo perdavimas siaurame spektre (vieno dažnio perdavimas);

  radijo perdavimas išsklaidytame spektre.

Be šių duomenų perdavimo ir gavimo būdų, galite naudoti mobiliojo ryšio tinklus, paketinio radijo ryšius, korinio ryšio tinklus ir mikrobangų duomenų perdavimo sistemas.

Šiais laikais biuro tinklas – tai ne tik kompiuterių sujungimas vienas su kitu. Sunku įsivaizduoti modernų biurą be duomenų bazių, kuriose saugoma tiek įmonės finansinė atskaitomybė, tiek personalo informacija. Dideliuose tinkluose, kaip taisyklė, siekiant užtikrinti duomenų bazių saugumą ir padidinti prieigos prie jų greitį, duomenų bazėms saugoti naudojami atskiri serveriai. Be to, dabar sunku įsivaizduoti modernų biurą be prieigos prie interneto. Biuro belaidžio tinklo diagramos variantas parodytas paveikslėlyje.

Taigi padarykime išvadą: būsimas tinklas turi būti kruopščiai suplanuotas. Norėdami tai padaryti, turėtumėte atsakyti į šiuos klausimus:

Kodėl jums reikia tinklo?

Kiek vartotojų bus jūsų tinkle?

Kaip greitai tinklas plėsis?

Ar šiam tinklui reikalinga interneto prieiga?

Ar reikalingas centralizuotas tinklo vartotojų valdymas?

Po to ant popieriaus nupieškite apytikslę tinklo schemą. Jūs neturėtumėte pamiršti apie tinklo kainą.

Kaip nustatėme, topologija yra svarbiausias veiksnys gerinant bendrą tinklo našumą. Pagrindinės topologijos gali būti naudojamos bet kokiame derinyje. Svarbu suprasti, kad kiekvienos topologijos stipriosios ir silpnosios pusės turi įtakos norimam tinklo veikimui ir priklauso nuo esamų technologijų. Būtina išlaikyti pusiausvyrą tarp tikrosios tinklo vietos (pavyzdžiui, keliuose pastatuose), kabelio panaudojimo galimybių, jo įrengimo kelio ir net tipo.

Vietinių tinklų topologija.

Tinklo įrangos sudėtis ir konfigūracija, priklausomai nuo tinklo topologijos.

1. Tinklo topologijos samprata

Vadinama bendra kompiuterių prijungimo prie vietinių tinklų schema tinklo topologija

Topologija yra fizinė tinklo konfigūracija kartu su jo loginėmis charakteristikomis. Topologija yra standartinis terminas, naudojamas apibūdinti pagrindinį tinklo išdėstymą. Suprasdami, kaip naudojamos skirtingos topologijos, galite nustatyti, kokias galimybes turi skirtingų tipų tinklai.

Yra du pagrindiniai topologijų tipai:

• fizinis
• logiška

Loginė topologija aprašomos sąveikos tarp tinklo stočių taisyklės perduodant duomenis.

Fizinė topologija apibrėžia laikmenų prijungimo būdą.

Terminas „tinklo topologija“ apibūdina fizinį kompiuterių, kabelių ir kitų tinklo komponentų išdėstymą. Fizinių jungčių topologija gali įgauti įvairias „geometrines“ formas, o svarbu ne geometrinė kabelio vieta, o tik jungčių tarp mazgų buvimas (uždarytas/atviras, centro buvimas ir pan.).

Tinklo topologija nustato jo charakteristikas.

Tam tikros topologijos pasirinkimas turi įtakos:

• būtinos tinklo įrangos sudėtis
• tinklo įrangos charakteristikos
• tinklo išplėtimo galimybės
• tinklo valdymo metodas

Tinklo konfigūracija gali būti arba decentralizuota (kai kabelis „bėga“ aplink kiekvieną tinklo stotį) arba centralizuota (kai kiekviena stotis yra fiziškai prijungta prie kokio nors centrinio įrenginio, kuris paskirsto kadrus ir paketus tarp stočių). Centralizuotos konfigūracijos pavyzdys yra žvaigždė su darbo vietomis, esančiomis jos rankų galuose. Decentralizuota konfigūracija yra panaši į alpinistų grandinę, kai kiekvienas turi savo vietą grandinėje ir visi yra sujungti viena virve. Loginės tinklo topologijos charakteristikos nustato maršrutą, kuriuo paketas keliauja per tinklą.

Renkantis topologiją reikia atsižvelgti į tai, kad ji užtikrina patikimą ir efektyvų tinklo darbą bei patogų tinklo duomenų srautų valdymą. Taip pat pageidautina, kad tinklas būtų nebrangus kūrimo ir priežiūros sąnaudų požiūriu, tačiau kartu išliktų galimybės jį toliau plėsti ir, pageidautina, pereiti prie greitesnių ryšių technologijų. Tai nėra lengva užduotis! Norėdami tai išspręsti, turite žinoti, kokios yra tinklo topologijos.

Pagal jungčių topologiją yra:

• tinklai su „bendra magistrale (bus)“ topologija;
• tinklai su žvaigždės topologija;
• tinklai su „žiedine“ topologija“;
• tinklai su medžio topologija;
• tinklai su mišria topologija

2. Pagrindinės tinklo topologijos

Yra trys pagrindinės topologijos, kuriomis remiasi dauguma tinklų.

• autobusas
• žvaigždė
• žiedas

„Magistralė“ yra topologija, kurioje kompiuteriai yra sujungti vienu kabeliu.

„Žvaigždė“ yra topologija, kurioje kompiuteriai yra prijungti prie kabelių segmentų, kylančių iš vieno taško arba šakotuvo.

Topologija vadinama „žiedu“, jei kabelis, prie kurio prijungti kompiuteriai, yra uždarytas žiede.

Nors pačios pagrindinės topologijos yra paprastos, iš tikrųjų dažnai yra gana sudėtingų derinių, sujungiančių kelių topologijų savybes.

2.1 Magistralės tinklo topologija

Šioje topologijoje visi kompiuteriai yra sujungti vienas su kitu vienu kabeliu. Kiekvienas kompiuteris yra prijungtas prie bendro kabelio, kurio galuose sumontuoti terminalai. Signalas eina per tinklą per visus kompiuterius, atsispindėdamas nuo galinių terminalų.

Tinklo topologijos diagrama "bus" tipo

„Magistralės“ topologiją sukuria tiesinė jungčių tarp mazgų struktūra. Šią topologiją galima įdiegti aparatinėje įrangoje, pavyzdžiui, centriniuose kompiuteriuose įdiegiant du tinklo adapterius. Kad signalas neatsispindėtų, kabelio galuose turi būti sumontuoti gnybtai, kad sugertų signalą.

Tinkle su „bus“ topologija kompiuteriai adresuoja duomenis į konkretų kompiuterį, perduodami juos kabeliu elektrinių signalų – aparatinės įrangos MAC adresų – forma. Norėdami suprasti kompiuterio sąveikos per magistralę procesą, turite suprasti šias sąvokas:

• signalo perdavimas
• signalo atspindys
• Terminatorius

1. Signalo perdavimas

Duomenys elektros signalų pavidalu perduodami į visus tinklo kompiuterius; tačiau informaciją gauna tik tas, kurio adresas sutampa su šiuose signaluose užšifruotu gavėjo adresu. Be to, bet kuriuo metu perduoti gali tik vienas kompiuteris. Kadangi duomenis į tinklą perduoda tik vienas kompiuteris, jo našumas priklauso nuo prie magistralės prijungtų kompiuterių skaičiaus. Kuo daugiau yra, t.y. Kuo daugiau kompiuterių laukia duomenų perdavimo, tuo lėtesnis tinklas. Tačiau neįmanoma nustatyti tiesioginio ryšio tarp tinklo pralaidumo ir kompiuterių skaičiaus jame. Kadangi, be kompiuterių skaičiaus, tinklo našumą įtakoja daugelis veiksnių, įskaitant:

• tinkle esančių kompiuterių techninės įrangos charakteristikos
• dažnis, kuriuo kompiuteriai perduoda duomenis
• veikiančių tinklo programų tipas
• tinklo kabelio tipas
• atstumas tarp kompiuterių tinkle

Autobusas yra pasyvi topologija. Tai reiškia, kad kompiuteriai tik „klauso“ tinklu perduodamų duomenų, bet neperkelia jų iš siuntėjo į gavėją. Todėl, jei vienas iš kompiuterių sugenda, tai neturės įtakos kitų veikimui. Aktyviose topologijose kompiuteriai regeneruoja signalus ir perduoda juos tinkle.

2. Signalo atspindys

Duomenys arba elektriniai signalai keliauja visame tinkle – nuo ​​vieno laido galo iki kito. Jei nebus imtasi jokių specialių veiksmų, signalas, pasiekęs kabelio galą, atsispindės ir neleis perduoti kitiems kompiuteriams. Todėl duomenims pasiekus paskirties vietą, elektros signalai turi būti užgesinti.

3. Terminatorius

Kad elektros signalai neatsispindėtų, kiekviename kabelio gale įtaisyti kištukai (terminatoriai) šiems signalams sugerti. Visi tinklo kabelio galai turi būti prijungti prie kažko, pavyzdžiui, kompiuterio ar statinės jungties – kad būtų padidintas kabelio ilgis. Terminatorius turi būti prijungtas prie bet kurio laisvo (prie nieko neprijungto) kabelio galo, kad elektros signalai neatsispindėtų.

Terminatoriaus montavimas

Tinklo vientisumas gali būti pažeistas, jei tinklo kabelis nutrūksta jį fiziškai nutraukus arba atjungus vieną iš jo galų. Taip pat gali būti, kad viename ar keliuose kabelio galuose nėra galų, o tai lemia elektros signalų atspindėjimą kabelyje ir tinklo pabaigą. Tinklas „krenta“. Patys tinkle esantys kompiuteriai išlieka visiškai veikiantys, tačiau kol segmentas sugenda, jie negali bendrauti tarpusavyje.

Ši tinklo topologija turi privalumų ir trūkumų.

D privalumų autobusų topologijos:

• trumpas tinklo nustatymo laikas
• maža kaina (reikia mažiau kabelių ir tinklo įrenginių)
• sąrankos paprastumas
• Darbo stoties gedimas neturi įtakos tinklo veikimui

Trūkumai autobusų topologijos:

• tokius tinklus sunku plėsti (padidinti kompiuterių skaičių tinkle ir segmentų – atskirų juos jungiančių kabelio atkarpų – skaičių).
• Kadangi magistralė yra bendra, vienu metu gali perduoti tik vienas iš kompiuterių.
• „Magistralė“ yra pasyvi topologija – kompiuteriai „klauso“ tik laido ir negali atkurti signalų, kurie susilpnėja perduodant tinklu.
• Tinklo su magistralės topologija patikimumas yra mažas. Kai elektros signalas pasiekia kabelio galą, jis (jei nesiimama specialių priemonių) atsispindi, sutrikdo viso tinklo segmento darbą.

Problemos, būdingos magistralės topologijai, lėmė tai, kad šie tinklai dabar praktiškai nenaudojami.

Magistralės tinklo topologija žinoma kaip 10 Mbps Ethernet loginė topologija.

2.2 Pagrindinė žvaigždės tinklo topologija

Žvaigždžių topologijoje visi kompiuteriai yra prijungti prie centrinio komponento, vadinamo šakotuvu. Kiekvienas kompiuteris yra prijungtas prie tinklo naudojant atskirą jungiamąjį laidą. Signalai iš perduodančio kompiuterio per šakotuvą keliauja visiems kitiems.

„Žvaigždėje“ visada yra centras, per kurį praeina bet koks tinklo signalas. Centrinės jungties funkcijas atlieka specialūs tinklo įrenginiai, o signalo perdavimas į juos gali vykti įvairiai: vienais atvejais įrenginys siunčia duomenis į visus mazgus, išskyrus siunčiantį mazgą, kitais – įrenginys analizuoja, kuriame mazge duomenis. yra skirtas ir siunčia tik jai.

Ši topologija atsirado pirmaisiais skaičiavimo laikais, kai kompiuteriai buvo prijungti prie centrinio, pagrindinio kompiuterio.

Žvaigždžių tinklo topologijos diagrama

Privalumai"žvaigždžių" tipologijos:

• vienos darbo vietos gedimas neturi įtakos viso tinklo veikimui
• geras tinklo mastelio keitimas
• lengvas trikčių šalinimas ir tinklo pertraukos
• didelis tinklo našumas (priklausomai nuo tinkamo dizaino)
• lanksčios administravimo galimybės

Trūkumai"žvaigždžių" tipologijos:

• centrinio mazgo gedimas sukels viso tinklo (arba tinklo segmento) neveikimą
• tinklui dažnai reikia daugiau kabelių nei daugumai kitų topologijų
• ribotą darbo vietų skaičių tinkle (arba tinklo segmente) riboja prievadų skaičius centriniame centre.

Viena iš labiausiai paplitusių topologijų, nes ją lengva prižiūrėti. Daugiausia naudojamas tinkluose, kur vežėjas yra vytos poros kabelis. UTP kategorija 3 arba 5. (Vytos poros kabelių kategorijos, kurios numeruojamos nuo 1 iki 7 ir nustato efektyvų dažnių diapazoną. Aukštesnės kategorijos kabelyje paprastai yra daugiau laidų porų ir kiekviena pora turi daugiau posūkių vienam ilgio vienetui).

Žvaigždžių topologija atsispindi Fast Ethernet technologijoje6.

2.3 Pagrindinė žiedinio tinklo topologija

Žiedinėje topologijoje kompiuteriai yra prijungti prie kabelio, kuris sudaro žiedą. Todėl kabelis tiesiog negali turėti laisvo galo, prie kurio turi būti prijungtas terminalas. Signalai perduodami žiedu viena kryptimi ir praeina per kiekvieną kompiuterį. Skirtingai nuo pasyviosios magistralės topologijos, čia kiekvienas kompiuteris veikia kaip kartotuvas, stiprinantis signalus ir perduodantis juos kitam kompiuteriui. Todėl, jei vienas kompiuteris sugenda, visas tinklas nustoja veikti.

Žiedo tinklo schema

Uždaro žiedo topologijos veikimas pagrįstas žetonų perdavimu.

Žetonas yra duomenų paketas, leidžiantis kompiuteriui perduoti duomenis į tinklą.

Žetonas perduodamas nuosekliai, iš vieno kompiuterio į kitą, kol jį gauna tas, kuris „nori“ perduoti duomenis. Kompiuteris, norintis pradėti perdavimą, „užfiksuoja“ žetoną, jį modifikuoja, į duomenis įrašo gavėjo adresą ir siunčia jį aplink žiedą gavėjui.

Duomenys praeina per kiekvieną kompiuterį, kol pasiekia tą, kurio adresas sutampa su duomenų gavėjo adresu. Po to priimantis kompiuteris siunčia pranešimą, patvirtinantį, kad duomenys buvo gauti. Gavęs patvirtinimą, siunčiantis kompiuteris sukuria naują prieigos raktą ir grąžina jį į tinklą.

Iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad žymeklio perkėlimas užima daug laiko, tačiau iš tikrųjų žymeklis juda beveik šviesos greičiu. 200 metrų skersmens žiede žymeklis gali cirkuliuoti 10 000 apsisukimų per sekundę dažniu.

Privalumaižiedų topologijos:

• montavimo paprastumas
• beveik visiškas papildomos įrangos nebuvimas
• galimybė stabiliai veikti be reikšmingo duomenų perdavimo greičio sumažėjimo esant didelei tinklo apkrovai, nes naudojant žetoną pašalinama susidūrimų galimybė.

Trūkumaižiedų topologijos:

• vienos darbo vietos gedimas ir kitos problemos (kabelio nutrūkimas) turi įtakos viso tinklo veikimui
• konfigūracijos ir sąrankos sudėtingumas
• trikčių šalinimo sunkumai

Jis plačiausiai naudojamas šviesolaidiniuose tinkluose. Naudojamas FDDI8, Token ring9 standartuose.

3. Kitos galimos tinklo topologijos

Tikri kompiuterių tinklai nuolat plečiasi ir modernėja. Todėl toks tinklas beveik visada yra hibridinis, t.y. jo topologija yra kelių pagrindinių topologijų derinys. Nesunku įsivaizduoti hibridines topologijas, kurios yra žvaigždės ir magistralės arba žiedo ir žvaigždės derinys.

3.1 Medžio tinklo topologija

Medžio topologiją galima laikyti kelių „žvaigždžių“ sąjunga. Būtent ši topologija šiandien yra populiariausia kuriant vietinius tinklus.

Medžio tinklo topologijos diagrama

Medžio topologijoje yra medžio šaknis, iš kurios auga šakos ir lapai.

Medis gali būti aktyvus arba tikras ir pasyvus. Esant aktyviam medžiui, centriniai kompiuteriai yra kelių ryšio linijų sujungimo centruose, o pasyviajame medyje – koncentratoriai (koncentratoriai).

6 pav. Aktyvaus medžio tinklo topologijos diagrama

7 pav. Pasyviojo medžio tinklo topologijos diagrama

3.2 Kombinuotos tinklo topologijos

Gana dažnai naudojamos kombinuotos topologijos, tarp jų labiausiai paplitusios yra star-bus ir star-ring.

Žvaigždės ir magistralės topologija naudoja magistralės ir pasyviosios žvaigždės derinį.

Kombinuotos žvaigždės ir magistralės tinklo topologijos schema

Prie šakotuvo prijungiami tiek atskiri kompiuteriai, tiek ištisi magistralės segmentai. Tiesą sakant, įdiegta fizinė magistralės topologija, apimanti visus tinkle esančius kompiuterius. Šioje topologijoje gali būti naudojami keli šakotuvai, kurie yra tarpusavyje sujungti ir sudaro vadinamąjį stuburą, paramos magistralę. Prie kiekvieno šakotuvo prijungiami atskiri kompiuteriai arba magistralės segmentai. Rezultatas yra žvaigždės padangos medis. Taigi vartotojas gali lanksčiai derinti magistralės ir žvaigždės topologijų privalumus, taip pat nesunkiai keisti prie tinklo prijungtų kompiuterių skaičių. Informacijos paskirstymo požiūriu ši topologija prilygsta klasikinei magistralei.

Žvaigždės žiedo topologijos atveju į žiedą sujungiami ne patys kompiuteriai, o specialūs šakotuvai, prie kurių kompiuteriai savo ruožtu jungiami žvaigždės formos dvigubomis ryšio linijomis.

Kombinuoto žvaigždžių žiedo tinklo topologijos schema

Tiesą sakant, visi kompiuteriai tinkle yra įtraukti į uždarą žiedą, nes šakotuvuose ryšio linijos sudaro uždarą kilpą (kaip parodyta 9 paveiksle). Ši topologija leidžia sujungti žvaigždžių ir žiedų topologijų pranašumus. Pavyzdžiui, šakotuvai leidžia surinkti visus tinklo kabelių prijungimo taškus vienoje vietoje. Jei kalbėtume apie informacijos sklaidą, ši topologija prilygsta klasikiniam žiedui.

3.3 "Grid" tinklo topologija

Galiausiai reikia paminėti tinklelį arba tinklelio topologiją, kurioje visi arba daugelis kompiuterių ir kitų įrenginių yra tiesiogiai sujungti vienas su kitu (10 pav.).

10 pav. Tinklo tinklo topologijos diagrama

Ši topologija itin patikima – jei kuris nors kanalas sugenda, duomenų perdavimas nesustoja, nes galimi keli informacijos perdavimo maršrutai. Tinklelio topologijos (dažniausiai ne visos, o dalinės) naudojamos ten, kur būtina užtikrinti maksimalų tinklo gedimų toleranciją, pavyzdžiui, jungiant kelias didelės įmonės tinklo dalis arba jungiantis prie interneto, nors, žinoma, turite mokėti už tai: žymiai padidėja kabelių sąnaudos, sudėtingėja tinklo įranga ir jos konfigūracija.

Šiuo metu didžioji dauguma šiuolaikinių tinklų naudoja žvaigždžių topologiją arba hibridinę topologiją, kuri yra kelių žvaigždžių (pavyzdžiui, medžio topologijos) ir CSMA/CD (daugybinės prieigos vežėjo) perdavimo metodas. .

Kompiuterinio tinklo fragmentas

Kompiuterių tinklo fragmentas apima pagrindinius ryšių įrangos tipus, šiandien naudojamus vietiniams tinklams formuoti ir globaliais ryšiais tarpusavyje sujungti. Vietiniams ryšiams tarp kompiuterių sukurti naudojamos įvairių tipų kabelių sistemos, tinklo adapteriai, kartotuvų šakotuvai, tiltai, jungikliai ir maršrutizatoriai. Vietiniams tinklams prijungti prie pasaulinių ryšių naudojami specialūs tiltų ir maršrutizatorių išėjimai (WAN prievadai), taip pat duomenų perdavimo ilgomis linijomis įranga - modemai (dirbant analoginėmis linijomis) arba įrenginiai, skirti prisijungti prie skaitmeninių kanalų (TA - terminalas). ISDN tinklų adapteriai, skaitmeninių dedikuotų kanalų, tokių kaip CSU/DSU, aptarnavimo įrenginiai ir kt.).