Топологія комп’ютерної мережі

Топологія відображає структуру зв’язків між основними функціона­льними елементами КМ.

Як тільки комп’ютерів стає більше двох, виникає проблема вибору конфігурації фізичних зв’язків або топології. Під топологією мережі розуміється конфігурація графа, вершинам якого відповідають кінцеві вузли мережі і комунікаційне обладнання, а ребрам ­– електричні та інформаційні зв’язки між ними [16, 18].

Кількість можливих конфігурацій різко зростає при збільшенні числа пристроїв, які потрібно пов’язати. Так, якщо три комп’ютери можна пов’язати двома способами, то для чотирьох комп’ютерів можна запропонувати вже шість топологічно різних конфігурацій (за умови нерозрізненості комп’ютерів) [16, 18].

Топології локальних мереж можна описувати як з фізичної, так і з логічної точки зору. Фізична топологія описує геометричне розташування компонентів локальної мережі. Логічна топологія описує можливі з’єднан­ня між парами кінцевих точок мережі, що взаємодіють. Від вибору топології зв’язків залежать багато характеристик мережі. Правильно вибрана топологія спрощує масштабування (розширення) мережі у майбутньому [20].

Назви різних топологій зумовлені зовнішнім виглядом схеми підклю­чення кабелів між серверами і робочими станціями. Існує три основні топології мережі [16, 21]:

1) шинна (bus), при якій всі комп’ютери паралельно підключаються до однієї лінії зв’язку й інформація від кожного комп’ютера одночасно передається всім іншим комп’ютерам (рис. 2.1) [21].

Рисунок 2.1 –Мережева топологія «шина»

Основними перевагами такої схеми є низька вартість і простота нарощування, тобто приєднання нових вузлів до мережі. Недоліком "шини" є її недостатня надійність: будь-який дефект кабелю чи якого-небудь з численних роз’ємів повністю паралізує всю мережу. Інший недолік "шини" – невисока продуктивність, тому що при такому способі підключення в кожен момент часу тільки один комп’ютер може передавати дані мережею, тому пропускна здатність каналу зв’язку завжди ділиться між усіма вузлами мережі;

2) зіркова (star), при якій до одного центрального комп’ютера (комутатора або маршрутизатора, або концентратора) приєднуються інші периферійні комп’ютери, причому кожний з них використовує свою окрему лінію зв’язку (рис. 2.2). До недоліків топології типу "зірка" належить більш висока вартість мережевого обладнання, пов’язана з необхідністю придбання спеціалізованого центрального пристрою. У разі його виходу з ладу, вся мережа стає нероботоздатною. Крім того, можливості нарощування кількості вузлів у мережі обмежуються кількістю портів концентратора (центрального комп’ютера);

Рисунок 2.2 – Мережева топологія «зірка»

3) кільцева (ring), при якій кожний комп’ютер передає інформацію завжди тільки одному комп’ютеру, наступному в ланцюжку, а одержує інформацію тільки від попереднього комп’ютера в ланцюжку, і цей ланцюжок замкнений в «кільце» (рис. 2.3) [21].

Рисунок 2.3 –Мережева топологія «кільце»

Головна перевага "кільця" в тому, що воно за своєю природою має властивість резервування зв’язків. Дійсно, будь-яка пара вузлів з’єднана тут двома шляхами – за годинниковою стрілкою і проти. "Кільце" є дуже зручною конфігурацією і для організації зворотного зв’язку: дані, зробивши повний оборот, повертаються до вузла-джерела. Тому відправник у даному випадку може контролювати процес доставки даних адресату. Часто ця властивість "кільця" використовується для тестування зв’язності мережі і пошуку вузла, що працює некоректно. У той же час в мережах із кільцевою топологією необхідно вживати спеціальних заходів, щоб у разі виходу з ладу або відключення будь-якої станції не переривався канал зв’язку між іншими станціями "кільця".

Іноді має сенс будувати мережу з викори­стан­ням кількох концен­траторів, ієрархічно сполучених між собою зв’язками типу "зірка". Одер­жану в результаті структуру називають також деревом (tree) (рис. 2.4) [21].

Рисунок 2.4 –Топологія «дерево»

Якщо в мережі використовується кілька топологій одночасно, то говорять про комбіновану топологію. Така топологія характерна для великих мереж.

При повнозв’язній топології мережі кожен комп’ютер безпосередньо пов’язаний з усіма іншими.

Багатозначність поняття топології виявляється в тому, що топологія мережі визначає не лише фізичне розташування комп’ютерів, але, що набагато важливіше, характер зв’язків між ними, особливості поширення сигналів мережею [21]. Саме характер зв’язків визначає ступінь відмово­стійкості мережі, необхідну складність мережевої апаратури, найбільш вдалий метод управління обміном, можливі типи середовищ передавання (каналів зв’язку), припустимий розмір мережі (довжина ліній зв’язку й кількість абонентів), необхідність електричного узгодження та ін.

Коли в літературі згадують про топологію мережі, то можуть мати на увазі чотири зовсім різних поняття, що стосуються різних рівнів мережевої архітектури [21]:

1. Фізична топологія (тобто схема розташування комп’ютерів і прокладки кабелів). У цьому сенсі, наприклад, пасивна зірка нічим не відрізняється від активної зірки, тому її нерідко називають просто «зіркою»;

2. Логічна топологія (структура зв’язків, характер поширення сигна­лів мережею). Це найбільш правильне визначення топології;

3. Топологія управління обміном (тобто принцип і послідовність передавання права на захоплення мережі між окремими комп’ютерами);

4. Інформаційна топологія (тобто напрямок потоків інформації, переданої мережею).

Наприклад, мережа з фізичною й логічною топологією «шина» може як метод управління використовувати естафетне передавання права захоплення мережі (тобто бути в цьому сенсі кільцем) і одночасно передавати всю інформацію через один виділений комп’ютер (бути в цьому сенсі зіркою).

Дата добавления: 2014-01-20