Базовые сетевые топологии. Сетевые топологии и способы доступа к среде передачи данных

Глава

З

Сетевые топологии и способы доступа к среде передачи данных

В этой главе вы найдете ответы на следующие вопросы:

■ Какие существуют
сетевые
топологии?

■ Каковы
преимущества
и недостатки
различных
топологий?

■ Какой тип сети
сейчас наиболее
популярен?

■ Какие возможны
способы (методы)
доступа к среде
передачи данных?

При организации компьютерной сети исключи­тельно важным является выбор топологии, т. е. компоновки сетевых устройств и кабельной инф­раструктуры. Нужно выбрать такую топологию, которая обеспечила бы надежную и эффективную работу сети, удобное управление потоками сетевых данных. Желательно также, чтобы сеть по стоимо­сти создания и сопровождения получилась недоро­гой, но в то же время оставались возможности для ее дальнейшего расширения и, желательно, для пе­рехода к более высокоскоростным технологиям связи.

Это непростая задача! Чтобы ее решить, необхо­димо знать, какие вообще бывают сетевые тополо­гии. Заметим, что при этом следует различать поня­тия физической топологии, т. е. способа размещения компьютеров, сетевого оборудования и их соедине­ния с помощью кабельной инфраструктуры, и логи­ческой топологии — структуры взаимодействия компьютеров и характера распространения сигналов по сети.

Базовые сетевые топологии

Существует три базовые топологии, на основе кото­рых строится большинство сетей.

Глава 3

«Шина» (Bus). В этой топологии все компьютеры соединяются друг с другом одним кабелем (рис. 3.1). Посланные в такую сеть данные передаются всем компьютерам, но обрабатывает их только тот компьютер, аппаратный МАС-адрес сетевого адапте­ра которого записан в кадре как адрес получателя.

Клиент 1

Клиент. 2

Клиент 3 Клиент 4

Рис 3.1. Сеть с топологией «шина»

Эта топология исключительно проста в реализа­ции и дешева (требует меньше всего кабеля), однако имеет ряд существенных недостатков.

Недостатки сетей типа «шина»

13 Такие сети трудно расширять (увеличивать число компьютеров в сети и количество сег­ментов — отдельных отрезков кабеля, их со­единяющих).

13 Поскольку шина используется совместно, в каждый момент времени передачу может ве­сти только один из компьютеров. Если пере­дачу одновременно начинают два или больше компьютеров, возникает искажение сигнала (столкновение, или коллизия), приводящее

Сетевые топологии и способы доступа к среде

к повреждению всех кадров. Тогда компьюте­ры вынуждены приостанавливать передачу, а затем по очереди ретранслировать данные. Влияние столкновений тем заметнее, чем выше объем передаваемой по сети информации и чем больше компьютеров подключено к шине. Оба этих фактора, естественно, снижают как мак­симально возможную, так и общую произво­дительность сети, замедляя ее работу.

13 «Шина» является пассивной топологией — компьютеры только «слушают» кабель и не могут восстанавливать затухающие при пере­даче по сети сигналы. Чтобы удлинить сеть, нужно использовать повторители (репите­ры), усиливающие сигнал перед его передачей в следующий сегмент.

13 Надежность сети с топологией «шина» невы­сока. Когда электрический сигнал достигает конца кабеля, он (если не приняты специаль­ные меры) отражается, нарушая работу все­го сегмента сети. Чтобы предотвратить такое отражение сигналов, на концах кабеля уста­навливаются специальные резисторы (тер­минаторы), поглощающие сигналы. Если же в любом месте кабеля возникает обрыв — на­пример, при нарушении целостности кабеля или просто при отсоединении коннектора, — то возникают два незатерминированных сег­мента, на концах которых сигналы начинают отражаться, и вся сеть перестает работать.

Проблемы, характерные для топологии «шина», привели к тому, что эти сети, столь популярные еще десять лет назад, сейчас уже практически не ис­пользуются.

«Кольцо» (Ring). В данной топологии каждый из компьютеров соединяется с двумя другими так, что­бы от одного он получал информацию, а второму — передавал ее (рис. 3.2). Последний компьютер под­ключается к первому, и кольцо замыкается.

Глава 3

Рис. 3.2. Сеть с топологией «кольцо»

Преимущества и недостатки сетей с топологией «кольцо»

Сетевые топологии и способы доступа к среде

Здесь, так же как и для сетей с топологией «шина», недостатки несколько перевешивают достоинства, в результате чего популярные ранее кольцевые сети теперь используются гораздо реже.

Активная топология «звезда» (Active Star). Эта то­пология возникла на заре вычислительной техники, когда к мощному центральному компьютеру под­ключались все остальные абоненты сети. В такой конфигурации все потоки данных шли исключи­тельно через центральный компьютер; он же пол­ностью отвечал за управление информационным об­меном между всеми участниками сети. Конфликты при такой организации взаимодействия в сети были невозможны, однако нагрузка на центральный компьютер была столь велика, что ничем другим, кроме обслуживания сети, этот компьютер, как пра­вило, не занимался. Выход его из строя приводил к отказу всей сети, тогда как отказ периферийного компьютера или обрыв связи с ним на работе осталь­ной сети не сказывался. Сейчас такие сети встреча­ются довольно редко.

Гораздо более распространенной сегодня тополо­гией является похожий вариант — «звезда-шина» (Star Bus), или «пассивная звезда» (рис. 3.3). Здесь периферийные компьютеры подключаются не к цен­тральному компьютеру, а к пассивному концентра-

Глава 3

тору, или хабу (hub). Последний, в отличие от цент­рального компьютера, никак не отвечает за управ­ление обменом данными, а выполняет те же функ­ции, что и повторитель, то есть восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их всем осталь­ным подключенным к нему компьютерам и устройст­вам. Именно поэтому данная топология, хотя физиче­ски и выглядит как «звезда», логически является топологией «шина» (что и отражено в ее названии).

Принтер
с сетевым
Клиент 4 интерфейсом

Рис. 3.3. Сеть с топологией «звезда-шина»

Несмотря на больший расход кабеля, характер­ный для сетей типа «звезда», эта топология имеет существенные преимущества перед остальными, что и обусловило ее широчайшее применение в совре­менных сетях.

Преимущества сетей типа «звезда-шина»

Надежность — подключение к центральному концентратору и отключение компьютеров от него никак не отражается на работе остальной сети; обрывы кабеля влияют только на еди-

Сетевые топологии и способы доступа к среде_______________ 33

ничные компьютеры; терминаторы не требу­ются.

Легкость при обслуживании и устранении проблем — все компьютеры и сетевые устрой­ства подключаются к центральному соедини­тельному устройству, что существенно упрощает обслуживание и ремонт сети.

Защищенность — концентрация точек под­ключения в одном месте позволяет легко ограничить доступ к жизненно важным объ­ектам сети.

Отметим, что при использовании вместо концен­траторов более «интеллектуальных» сетевых устройств (мостов, коммутаторов и маршрутиза­торов — подробнее о них будет рассказано позже) получается «промежуточный» тип топологии между активной и пассивной звездой. В этом случае устройство связи не только ретранслирует поступа­ющие сигналы, но и производит управление их об­меном.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: