Комбинированные топологии

Лабораторная работа 2. Базовые топологии

Цель работы: Изучение Базовых топологий компьютерных сетей

Все сети строятся на основе трех базовых топологий:

· шина (bus);

· звезда (star);

· кольцо (ring).

Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля, топология называется «шиной». В случае, когда компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки (концентратора hub), топология будет называться «звездой». Если же кабель, к которому подсоединены компьютеры, замкнут в кольцо, такая топология носит название «кольцо».

ШИНА

Топологию «шина» называют еще «линейной шиной» (Linear bus). В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, к которому подсоединены компьютеры сети. Данная топология наиболее простая и наиболее распространена.

Рисунок 4. Сеть с топологией «шина»

Передача сигнала

Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети, но информацию принимает только тот компьютер, чей адрес значится в передаваемом сигнале. Причем в каждый момент времени вести передачу может только один компьютер. Поэтому, чем больше компьютеров, тем большее их число находится в ожидании и тем медленнее работает сеть. Кроме того¸ на быстродействие сети влияют еще несколько факторов:

· тип аппаратного обеспечения сетевых компьютеров;

· частота, с которой компьютеры передают данные;

· тип работающих сетевых приложений;

· тип сетевого кабеля;

· расстояние между компьютерами.

Шина – пассивная топология. Это означает, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, и перемещают их от направителя к получателю. Поэтому выход из строя одного ПК не приведет к остановке сети.

Негативным явлением такой топологии является отражение сигнала от конца кабеля. Накладываясь на идущий сигнал он будет создавать помехи в кабеле. Поэтому, для предотвращения отражения сигналов в свободных концах кабеля устанавливаются терминаторы (terminators), поглощающие отраженные сигналы. Негативное влияние отражения сигнала может возникнуть в случае разрыва кабеля или его отсоединения из сетевой платы ПК.

Расширение ЛВС

Развивающиеся фирмы постоянно сталкиваются с необходимостью расширить свою сеть. В сетях с топологией шина кабель можно удлинить двумя способами:

1. Для соединения отрезков кабели используют баррел -коннектор (BNC barrel connector). Однако его частое использование приводит к заметному ослабеванию сигнала или его искажению.

2. Для соединения двух отрезков кабеля со слабым сигналом используется повторитель (repeater). В отличие от коннектора, он усиливает сигнал перед передачей его в следующий сегмент сети.

ЗВЕЗДА

При топологии ЗВЕЗДА все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту - концентратору (hub). В этом случае все сигналы поступают ко всем компьютерам через концентратор.

Рисунок 5. Сеть с топологией «звезда»

В сетях с топологией «звезда» подключение к сети выполняется централизованно. К недостаткам такой топологии можно отнести: значительное увеличение расхода кабеля и «падение сети» в случае выхода из строя концентратора. Выход из строя одного компьютера или его кабеля не приведет к «падению сети».

КОЛЬЦО

При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо (см. рис 6). Поэтому у кабеля не может быть свободного конца, на который надо ставить терминатор. Сигналы по кольцу передаются в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от топологии «шина», здесь каждый компьютер выступает в роли повторителя, усиливая сигналы и передавая их к следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.

Рисунок 6. Сеть с топологией «кольцо»

Передача данных (маркера)

Один из способов передачи данные по кольцевой сети называется передачей маркера (token). В этом случае маркер (token) последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот компьютер, которому информация предназначена. Передающий компьютер видоизменяет маркер, добавляет к нему данные и адрес получателя и отправляет его дальше по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадет с адресом получателя (см. рис. 6). После получения компьютер-получатель отправляет сообщение с подтверждением получения данных компьютеру-отправителю. Далее компьютер-отправитель создает новый маркер и возвращает его в сеть.

КОНЦЕНТРАТОРЫ

В настоящее время одним из стандартных компонентов сетей становится концентратор. В сетях с топологией «звезда» он служит центральным узлом (см. рис. 5).

Среди концентраторов выделяются активные (active) и пассивные (passive). Активные регенерируют и передают сигналы так же, как и повторители. Обычно они имеют от 8 до 24 порта для подключения компьютера и подключаются к электросети.

Пассивные концентраторы только пропускают через себя сигнал как узлы соединения (коммутации), не усиливая и не восстанавливая его. Такие концентраторы не требуют электроподключения.

Гибридные концентраторы объединяют в себя возможности обоих видов и позволяют подсоединение кабели обоих типов.

Использование концентраторов дает ряд преимуществ. Разрыв кабеля с топологией «линейная шина» приведет к «падению» всей сети. Между тем разрыв кабеля, подключенного к концентратору, нарушит работу только данного сегмента. Остальные останутся работоспособными.

Кроме того, использование концентратора дает:

§ Простоту изменения конфигурации сети или ее расширения (достаточно подключить еще один компьютер или концентратор);

§ Использование различных портов для подключения кабелей разных типов;

§ Централизованный контроль за работой сети и сетевым трафиком (многие активные концентраторы наделены возможностями диагностики, позволяющими выявлять неработоспособные соединения).

Комбинированные топологии

В настоящее время при компоновке сети все чаще используются комбинированные топологии, которые сочетают отдельные свойства шины, звезды и кольца.

Звезда-шина

«Звезда-шина» (star-bus) – это комбинация топологий «шина» и «звезда». Обычно схема подключений выглядит так: несколько сетей с топологией звезда объединяются при помощи магистральной линейной шины (см.рис.7).

В этом случае выход из строя одного компьютера не скажется на работе всей сети - остальные компьютеры будут взаимодействовать друг с другом. Выход из строя концентратора повлечет за собой отсоединение от сети только подключенных к нему компьютеров и концентраторов.

Рисунок 7 Топология Звезда - шина

Звезда – кольцо

Подключение «звезда – кольцо» (star-ring) схоже с «звезда-шина». И в той и другой топологиях компьютеры подключаются к концентраторам. Отличие заключается в том, что концентраторы в «звезде-шине» соединены магистральной линейной шиной, а в «звезде–кольце» концентраторы подключены к главному концентратору, образуя звезду. Кольцо образуется внутри главного концентратора.

Выбор топологии

Для выбора топологии создания новой сети необходимо учитывать много факторов. Для простоты выбора топологии можно воспользоваться таблицей.

Отчет.

На основании изученного материала студент готовит письменный отчет, который включает рисунки и ответы на следующие вопросы:

1. Шина

2. Передача сигнала

3. Расширение ЛВС

4. Звезда

5. Кольцо

6. Передача данных (маркера)

7. Концентраторы

8. Комбинированные топологии

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: