Базові топології мережі

Всі інші варіанти з’єднань засновано на неповнозв’язних топологіях, коли для обміну даними між двома комп'ютерами існує проміжна передача даних через інші вузли мережі.

Топологія «Загальна шина»

Топологія «загальна шина» своєю структурою регламентує рівноправність всіх абонентів у доступі до мережі та ідентичність мережного устаткування комп'ютерів (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Топологія «Загальна шина».

В топології «загальна шина» реалізовано режим напівдуплексного обміну даними, тобто в обох напрямах, але по черзі. Якщо кілька комп'ютерів передаватимуть інформацію одночасно, вона буде спотворена в результаті накладання сигналів (конфлікту, колізії).

В топології «загальна шина» немає явно вираженого центрального абоненту, через який передається вся інформація, що збільшує її надійність. Додавання нових абонентів до «загальної шини» є досить простим і це можна зробити навіть під час роботи мережі. Для використання «загальної шини» потрібно мінімальну кількість кабелю у порівнянні з іншими топологіями.

Оскільки центрального абонента в такій топології не передбачено, то вирішення можливих конфліктів в даному випадку перекладається на мережне устаткування кожного окремого абонента. Тому мережне устаткування комп’ютерів при топології «загальна шина» є складнішим, ніж в інших топологіях.

Із-за особливостей поширення електричних сигналів по довгих лініях зв'язку на кінцях «загальної шини» розташовують спеціальні пристрої - термінатори. Без наявності термінаторів сигнал відбивається від кінця лінії і спотворюється так, що зв'язок по мережі стає неможливим.

При відмові будь-якого з комп'ютерів мережі, справні машини можуть нормально продовжувати обмін.

У разі розриву або пошкодження кабелю порушується цілісність лінії зв'язку, і припиняється обмін навіть між тими комп'ютерами, які залишилися сполученими між собою (рис. 5.5). Коротке замикання в будь-якій точці кабелю «загальної шини» виводить з ладу всю мережу.

Рис. 5.5. Обрив кабелю в мережі з топологією шина.

При проходженні по лінії зв'язку мережі з топологією «загальна шина» інформаційні сигнали згасають, що накладає жорсткі обмеження на сумарну довжину ліній зв'язку. Для збільшення довжини мережі за топологією «загальна шина» часто використовують кілька сегментів (частини мережі, кожна з яких є «загальною шиною»), що сполучені між собою за допомогою спеціальних підсилювачів і відновників сигналів — повторювачів (repeator) (рис. 5.6).

Рис. 5.6. З'єднання сегментів мережі «загальна шина» за допомогою повторювача.

Топологія «Зірка»

Топологія «зірка» — це топологія мережі з явно виділеним центральним елементом, до якого під’єднується решта абонентів. Обмін інформацією відбувається виключно через центральний пристрій, на який припадає більше навантаження, тому, він зазвичай використовується для виконання суто мережних функцій. Зрозуміло, що мережне устаткування центрального абонента повинно бути істотно складнішим, ніж устаткування периферійних абонентів. Жодні конфлікти у мережі з топологією «зірка» в принципі є неможливими, оскільки управління цілком централізоване.

Якщо говорити про стійкість «зірки» до відмов комп'ютерів, то вихід з ладу периферійного комп'ютера або його мережного устаткування жодним чином не відбивається на функціонуванні мережі, проте, будь-яка відмова центрального пристрою робить мережу цілком непрацездатною.

Обрив кабелю або коротке замикання в топології «зірка» порушує обмін лише з одним комп'ютером, решта комп'ютерів може нормально продовжувати роботу.

На відміну від «загальної шини», в «зірці» кожна лінія зв'язку з’єднує лише два абонента: центральний та один з периферійних. Зазвичай, для їх з'єднання використовують дві лінії зв'язку, кожна з яких передає інформацію в одному напрямку, тобто кожна лінія зв'язку містить лише один приймач і один передавач, так звана передача «точка-точка». Це істотно спрощує мережне устаткування у порівнянні з «загальною шиною» і позбавляє від необхідності застосування додаткових, зовнішніх термінаторів.

Проблема загасання сигналів в лінії зв'язку вирішується в «зірці» простіше, ніж в топології «загальна шина», оскільки кожен приймач завжди отримує сигнал одного рівня. Гранична довжина мережі з топологією «зірка» може бути вдвічі більшою, ніж в «загальній шині».

Серйозний недолік топології «зірка» полягає в жорсткому обмеженні кількості абонентів. Зазвичай, центральний абонент може обслуговувати не більше 16 – 32 периферійних абонентів.

Розрізняють топології «пасивна зірка» та «активна зірка».

В топології «пасивна зірка» в центрі мережі знаходиться спеціальний пристрій - концентратор або хаб (hub), який відновлює сигнали, що надійшли і пересилає їх у всі інші лінії зв'язку (рис. 5.7). В топології «активна зірка» центральним елементом мережі є комп’ютер (рис.5.8).

Рис. 5.7. Топологія «пасивна зірка».	Рис. 5.8. Топологія «активна зірка».

Існує проміжний тип топології між «активною» і «пасивною зіркою». В цьому випадку концентратор не лише ретранслює сигнали, що поступають до нього, а і керує обміном даними, проте сам в обміні участі не бере.

Суттєвою перевагою «зірки» (як активної, так і пасивної) є те, що всі точки під’єднання зібрано в одному місці. Це дозволяє легко контролювати роботу мережі, локалізувати несправності шляхом простого вимикання від центру тих або інших абонентів (що є неможливим, наприклад, у топології «загальна шина»), а також обмежувати доступ сторонніх осіб до важливих для мережі точок під’єднання.

До периферійного комп’ютера «зірки» може під’єднуватися як один кабель (за яким відбувається передача в обох напрямках), так і два (кожен кабель передає в одному з двох протилежних напрямків).

Загальним недоліком для всіх топологій типу «зірка» (як активної, так і пасивної) є значно більша, ніж в інших топологіях, витрата кабелю, що істотно впливає на вартість мережі в цілому і ускладнює прокладання кабелю.

Топологія «Кільце»

Топологія «кільце» — це топологія, в якій кожен комп'ютер з’єднано лініями зв'язку з двома іншими: від одного він отримує інформацію, а іншому передає. Кожна лінія зв'язку, як і у разі «зірки», має лише один передавач і один приймач (зв'язок типу «точка-точка»). Це дозволяє відмовитися від застосування зовнішніх термінаторів.

Важливою особливістю «кільця» є те, що кожен комп'ютер відновлює (ретранслює, підсилює) сигнал, що надходить до нього, тобто виступає в ролі повторювача. Згасання сигналу у всьому «кільці» є не таким важливим, як згасання між сусідніми комп'ютерами «кільця». Розміри кільцевих мереж сягають десятків кілометрів, що істотно перевершує інші топології.

Чітко виділеного центру у топології «кільце» немає, всі комп'ютери можуть бути однаковими і рівноправними. Проте, часто в «кільці» виділяється спеціальний комп’ютер, який керує обміном або контролює його. Зрозуміло, що наявність єдиного керуючого абонента, зменшує надійність мережі, оскільки його вихід з ладу відразу ж паралізує весь обмін.

Під’єднання нових комп’ютерів до «кільця» відбувається досить просто, хоч і вимагає обов'язкового припинення роботи всієї мережі на час під’єднання. Як і у топології «загальна шина», максимальна кількість абонентів в «кільці» може бути достатньо великою (до тисячі і більше).

Топологія «кільце» зазвичай має високу стійкість до перевантажень, забезпечує надійну роботу з великими потоками інформації, що передається по мережі, в ній, зазвичай, немає конфліктів (на відміну від «загальної шини»), а також не є обов’язковим центральний абонент (на відміну від «зірки»), який може бути перевантажений великими потоками інформації.

Сигнал в «кільці» проходить послідовно через всі комп'ютери мережі, тому вихід з ладу хоча б одного з них (або ж його мережного устаткування) порушує роботу мережі в цілому. Обрив або коротке замикання в будь-якому з кабелів «кільця» також робить роботу всієї мережі неможливою.

З трьох розглянутих топологій «кільце» є самим вразливим до пошкоджень кабелю, тому у топології «кільце» зазвичай передбачають прокладку двох (або більше) паралельних ліній зв'язку, одна з яких знаходиться в резерві.

Іноді мережа з топологією «кільце» виконується на основі двох паралельних кільцевих ліній зв'язку, що передають інформацію в протилежних напрямках. Метою подібного рішення є збільшення вдвічі швидкості передачі інформації по мережі. При пошкодженні одного з кабелів мережа може працювати з іншим кабелем, хоча гранична швидкість буде меншою.

Рис. 5.9. Мережа з двома кільцями

Дата добавления: 2014-01-04