3.1. Типы конфигураций связи компьютеров
Как только компьютеров становится больше двух, возникает проблема выбора конфигурации физических связей или топологии. Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам – электрические и информационные связи между ними.
Число возможных конфигураций резко возрастает при увеличении числа связываемых устройств. Так, если три компьютера мы можем связать двумя способами, то для четырех компьютеров (рис. 3.1) можно предложить уже шесть топологически различных конфигураций (при условии неразличимости компьютеров).
Рисунок 3.1. Варианты связи компьютеров:
а – трех компьютеров; б – четырех компьютеров
Среди множества возможных конфигураций различают полносвязные и неполносвязные (см. рис.3.2).
Рисунок 3.2. Типы конфигураций
Полносвязная топология (рис. 3.3) соответствует сети, в которой каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант громоздкий и неэффективный. Действительно, каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная физическая линия связи. (Полносвязные топологии в крупных сетях применяются редко, так как для связи N узлов требуется N(N-1)/2 физических дуплексных линий связи, то есть имеет место квадратическая зависимость. Чаще этот вид топологии используется в многомашинных комплексах или в сетях, объединяющих небольшое количество компьютеров.
Рисунок 3.3. Полносвязная конфигурация
Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обмена данными между двумя компьютерами может потребоваться промежуточная передача данных через другие узлы сети.
Ячеистая топология (mesh) получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна для крупных сетей (рис. 3.4).
Рисунок 3.4. Ячеистая топология
В сетях с кольцевой конфигурацией (рис. 3.5) данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому.
Рисунок 3.5. Топология "кольцо"
Главное достоинство "кольца" в том, что оно по своей природе обладает свойством резервирования связей. Действительно, любая пара узлов соединена здесь двумя путями – по часовой стрелке и против. "Кольцо" представляет собой очень удобную конфигурацию и для организации обратной связи – данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому отправитель в указанном случае может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство "кольца" используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно. В то же время в сетях с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прерывался канал связи между остальными станциями "кольца".
Топология "звезда" (рис. 3.6) образуется в том случае, когда каждый компьютер с помощью отдельного кабеля подключается к общему центральному устройству, называемому концентратором. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. В роли концентратора может выступать как компьютер, так и специализированное устройство, такое как многовходовый повторитель, коммутатор или маршрутизатор.
Рисунок 3.6. Топология "звезда"
К недостаткам топологии типа "звезда" относится более высокая стоимость сетевого оборудования, связанная с необходимостью приобретения специализированного центрального устройства. Кроме того, возможности наращивания количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора.
Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа "звезда" (рис. 3.7). Получаемую в результате структуру называют также деревом. В настоящее время дерево является самым распространенным типом топологии связей, как в локальных, так и в глобальных сетях.
Рисунок 3.7. Топология "иерархическая звезда" или "дерево"
Особым частным случаем конфигурации "звезда" является конфигурация "общая шина" (рис. 3.8). Здесь в роли центрального элемента выступает пассивный кабель, к которому по схеме "монтажного ИЛИ" подключается несколько компьютеров (такую же топологию имеют многие сети, использующие беспроводную связь – роль общей шины здесь играет общая радиосреда).
Рисунок 3.8. Топология "общая шина"
Передаваемая информация распространяется по кабелю и доступна одновременно всем присоединенным к нему компьютерам.
Основными преимуществами такой схемы являются низкая стоимость и простота наращивания, то есть присоединения новых узлов к сети.
Самым серьезным недостатком "общей шины" является ее недостаточная надежность: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. Другой недостаток "общей шины" – невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные по сети, поэтому пропускная способность канала связи всегда делится между всеми узлами сети. До недавнего времени "общая шина" являлась одной из самых популярных топологий для локальных сетей.
В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию – "звезда", "кольцо" или "общая шина", для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.
- Конспект лекций
- 6.050903 “Телекомуникации”
- 1. Эволюция компьютерных систем и сетей
- 1.1. Мультипрограммирование
- 1.2.Многотерминальные системы – прообраз сети
- 1.3.Первые сети – глобальные
- 1.4. Мини-компьютеры – предвестники локальных сетей
- 1.5. Появление стандартных технологий локальных сетей
- 2. Основные проблемы построения компьютерных сетей
- 2.1. Связь компьютера с периферийными устройствами
- 2.2. Связь двух компьютеров
- 2.3. Клиент, редиректор и сервер
- 3. Топология физических связей
- 3.1. Типы конфигураций связи компьютеров
- 4. Адресация узлов сети
- 5. Коммутация
- 5.1.Определение информационных потоков
- 5.2.Маршрутизация
- 5.3.Продвижение данных
- 5.4.Мультиплексирование и демультиплексирование
- 5.5. Разделяемая среда передачи данных
- 5.6. Типы коммутации
- 6. Декомпозиция задач сетевого взаимодействия
- 6.1. Многоуровневый подход
- 6.2. Протокол. Интерфейс. Стек протоколов
- 7. Модель взаимодействия открытых систем - osi
- 7.1. Общая характеристика модели osi
- 7.2. Уровни модели osi
- 8. Структура стандартов ieee
- 9. Протокол llc
- 9.1. Три типа процедур уровня llc
- 9.2. Структура кадров llc
- 10. Технология ethernet
- 10.1. Адресация в сетях Ethernet
- 00-E0-14-00-00-00
- 01-00-0C-cc-cc-cc
- 10.2. Метод доступа csma/cd
- 10.3. Форматы кадров технологии Ethernet
- 10.4. Спецификации физической среды Ethernet
- 10.5. Методика расчета конфигурации сети Ethernet
- 11.Технология 100vg-AnyLan
- 11.1. Общая характеристика технологии 100vg-AnyLan
- 11.2. Структура сети 100vg-AnyLan
- 11.3. Стек протоколов технологии 100vg-AnyLan
- 11.4. Функции уровня mac
- 11.5. Функции уровня pmi
- 11.6. Функции уровня pmd
- 12. Технология fast ehternet
- 12.1. Создание стандарта Fast Ethernet
- 12.2. Структура физического уровня и его связь с mac-подуровнем
- 12.3. Физический уровень 100Base-fx - многомодовое оптоволокно
- 12.4. Физический уровень 100Base-tх - двухпарная витая пара
- 12.5.Физический уровень 100Base-t4 - четырехпарная витая пара
- 12.6. Правила построения сегментов Fast Ethernet при использовании повторителей класса I и класса II
- 13. Технология gigabite ehternet
- 13.1. Хронология разработки стандарта
- 13.2. Архитектура стандарта Gigabit Ethernet
- 13.3. Интерфейс 1000Base-X
- 13.4. Интерфейс 1000Base-t
- 13.5. Уровень mac
- 14. Беспроводные локальные сети (Wi-Fi)
- 14.1. Стек протоколов ieee 802.11
- Технология уширения спектра
- Скорость 1 Мбит/с
- Скорость 2 Мбит/с
- Cck-последовательности
- Двоичное пакетное сверточное кодирование pbcc
- Ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием
- 14.2.Топологии локальных сетей стандарта 802.11
- 15. Структуризация локальных сетей
- 15.1. Причины структуризации локальных сетей
- 15.2. Физическая структуризация локальной сети
- 15.3.Логическая структуризация сети на разделяемой среде
- 15.4. Алгоритм прозрачного моста ieee 802.1d
- 15.5. Топологические ограничения коммутаторов в локальных сетях
- 16. Дуплексные протоколы локальных сетей
- 16.1. Изменения в работе мас-уровня в дуплексном режиме
- 16.2.Борьба с перегрузками
- 17. Виртуальные локальные сети
- 17.1. Назначение виртуальных сетей
- 17.2. Создание виртуальных сетей на базе одного коммутатора
- 17.3. Создание виртуальных сетей на базе нескольких коммутаторов
- 18. Основные задачи оптимизации сетей передачи данных
- 18.1. Критерии эффективности работы сети
- 18.2. Показатели надежности и отказоустойчивости
- 19. Параметры оптимизации транспортной подсистемы
- 19.1. Влияние на производительность сети типа коммуникационного протокола и его параметров
- 19.2. Влияние на производительность алгоритма доступа к разделяемой среде и коэффициента использования
- 19.3. Влияние размера кадра и пакета на производительность сети
- 19.4. Назначение максимального размера кадра в гетерогенной сети
- 19.5. Время жизни пакета
- 19.6. Параметры квитирования
- 19.7. Сравнение сетевых технологий по производительности: Ethernet, TokenRing, fddi, 100vg-AnyLan, FastEthernet, atm
- 19.8. Сравнение протоколов ip, ipx и NetBios по производительности
- 19.9. Влияние широковещательного служебного трафика на производительность сети
- 19.9.1. Назначение широковещательного трафика
- 19.9.2. Поддержка широковещательного трафика на канальном уровне
- 19.9.3. Широковещательный шторм
- 19.9.4. Поддержка широковещательного трафика на сетевом уровне
- 19.9.5. Виды широковещательного трафика
- 6.050903 “Телекомуникации”