Топология локальных сетей

Лабораторная работа № 1

Термин топология, или более конкретно, сетевая топология относится к классификации или физическому расположению компьютеров, кабелей или других компонентов сети. Топология является стандартным термином, который большинство специалистов по сетям используют, когда они рассматривают основные принципы разработки сетей.

Топология (topology) - физическое расположение узлов сети и передающей среды внутри предприятия.

Архитектура сети описывает не только физическое расположение сетевых устройств, но и тип используемых адаптеров и кабелей. Кроме того, сетевая архитектура определяет методы передачи данных по кабелю.

Ø Топология «Шина» Компьютеры соединены в ряд вдоль единственного отрезка кабеля
Ø Топология «Звезда» Компьютеры подсоединены кабельными отрезками, которые ответвляются от общей точки или концентратора (Hub)
Ø Топология «Кольцо» Компьютеры подсоединены к кабелю, который образует кольцо

Топология«Шина»

В шинной топологии компьютеры подсоединены к единственному кабельному сегменту-отрезку, который называется магистралью (моноканал), соединяющей все компьютеры в сеть по единственной линии. (Анимация)

Посылка сигнала.

Данные в виде электрических сигналов посылаются на все рабочие станции сети, однако информация принимается только компьютером, адрес которого соответствует адресу, закодированному в первичном сигнале. Только один компьютер в конкретный момент времени может послать сообщение. (Анимация)

Отражение сигнала.

Так как сигнал посылается по всей сети, он будет перемещаться от одного конца кабеля к другому. Если сигналу позволить продолжать это перемещение непрерывно, он будет «отражаться» вперед, назад вдоль кабеля и мешать другим компьютерам осуществлять посылку сигналов. Поэтому сигнал должен быть изъят из сети после того, как он был принят по адресу назначения.

Сигнал от компьютера 6 продвигается к концу кабеля и отражается обратно по кабелю. Он отскакивает назад к другому концу, постепенно становясь слабее. (Анимация)

Терминатор(оконечник, согласованная нагрузка).

Остановить сигнал от перемещения из конца в конец позволяет компонент сети, называемый терминатором, который размещается у каждого конца кабеля для поглощения свободных сигналов. (Анимация)

Компьютер 6 имеет другой сигнал для компьютера 2. Теперь кабель хорошо защищен с двух сторон терминаторами, и поэтому перемещение сигнала исключается. Поглощение сигнала очищает моноканал настолько, что другие компьютеры теперь могут посылать свои данные. (Анимация)

Пассивная топология.

«Шина»является пассивной топологи-ей. Компьютеры, подключенные к шине, только прослушивают наличие данных в сети. Они не отвечают за передвижение данных от одного компьютера к другому. Если одни компьютер выходит из строя, то это не нарушает работы ЛВС. (Анимация)

При нарушении целостности кабеля компьютеры сети смогут функцио-нировать как отдельные компьютеры . Однако, нарушение в кабеле прервет проходящий сигнал между двумя терминаторами, сигнал начнет перемещаться из конца в конец шины и действие сети прекратится, т.к. в случае потери одним из концов кабеля терминатора, начнется перемещение сигнала от конца к концу и компьютеры не смогут связываться правильно друг с другом. (Анимация).

Нарушение может случиться, если кабель был в действительности перебит, или соединение было утеряно, или вообще отсутствовало. Например, если неисправ-ный компьютер 5 был перемещен или кабель ненадежно подсоединен, то возможно нарушение шины. (Анимация)

Топология «Звезда»

Топология «Звезда» отличается от топологии «Шина» тем, что все компьютеры соединены отрезками кабеля с центром. Сигналы посылаются компьютером через концентратор или hub к выбранному компьютеру. (Анимация)

В топологии «Звезда» все сигналы должны проходить через hub. Если компьютер, например, компьютер 1, имеет сигнал для посылки к компьютеру 6, сигнал покидает компьютер 1 и следует к концентратору, который отвечает за передачу сигнала. (Анимация)

Если один из компьютеров при такой топологии откажет, то он не сможет посылать и принимать сообщения, но это не повлияет на работу других компьютеров. (Анимация)

Если выйдет из строя концентратор, то все компьютеры смогут функционировать как отдельно взятые компьютеры, но не смогут обмениваться сигналами. Например, в сети с технологией 10BASE-T сетевой адаптер (сетевая карта), к которому подключен кабель, “почувствует” поломку концентратора и не будет пытаться осуществить посылку сигнала.

Топология «Кольцо»

“Кольцо” объединяет компьютеры в единую замкнутую цепь. Отсутствуют концевые терминалы. Сигналы двигаются по “кольцу” по часовой стрелке и проходят через каждый компьютер. В отличие от топологии «пассивная шина», каждый компьютер усиливает сигнал и отсылает его дальше.

В действительности, кабель от каждого компьютера фактически проходит через hub. Все сообщения от компьютера должны пройти через hub, прежде чем достигнут выбранного компьютера. (Анимация)

Глядя на рисунок сети Token Ring, может показаться, что “кольцо” выглядит как “звезда”. Однако “кольцо” является логическим кольцом и дает представление о том, как сигналы следуют по каналу. Сигналы всегда идут от одного компьютера к следующему по часовой стрелке до тех пор, пока сигнал не достигает выбранного компьютера-получателя сообщения. (Анимация)

В действительности, сигнал фактически следует от компьютера к концентратору, а затем к следующему компьютеру. В цикле сигнал следует от каждого компьютера к концентратору и затем продолжает движение по часовой стрелке к следующему компьютеру, расположенному на кольце. (Анимация)

Прохождение маркера.

Сигнал, который проходит по кольцу называется маркером. По этой причине кольцевые топологии чаще всего определяются как “маркерные кольца”. Маркер следует от компьютера к компьютеру до тех пор, пока не достигнет компьютера, которому были посланы данные. Посылающий компьютер приписывает к данным электронные адреса компьютера-отправителя и компьютера-получателя.

Компьютер-отправитель посылает затем сигнал, который несет информацию о наличии данных в ”кольце”. Когда они прибывают в компьютер с соответствующим адресом получателя, данные копируются в компьютер. Сигнал продолжает следовать далее по кольцу до тех пор, пока не прибудет в компьютер-отправитель и новый маркер выставляется в “кольцо”. (Анимация)

Поскольку сигнал проходит через каждый компьютер повреждение одного из компьютеров может привести к разрушению сети. Различные сети работают по-разному. Например, сеть Token Ring исключит из “кольца” отказавший компьютер. Это позволит другим компьютерам продолжать функционирование в режиме сети. (Анимация)

Топология «Звезда-Шина»

Сегодня многие сетевые топологии комбинируют “шину”, “звезду” и “кольцо”. Например, существует топология «Звезда-Шина». В таком варианте несколько компьютеров соединяются звездой и подключаются к общей шине (магистрали, моноканалу).

В сети с топологией «Звезда-Шина», если выходит из строя компьютер, это не приводит к отказу всей сети. Другие компьютеры смогут продолжать обмен информацией. (Анимация)

Если же выйдет из строя hub, все компьютеры, объединенные им, не смогут обмениваться информацией. (Анимация)

Если hub, который отказал, связан с другим концентратором, сеть не сможет обеспечить обмен информацией между концентраторами и компьютерами, связанными с ними. (Анимация)

Заключение:

Топология ” Шина”

· Компьютеры соединены в ряд вдоль единственного отрезка кабеля, называемого магистралью.

· Только один компьютер может посылать данные в данный момент времени.

· Сигнал посылается по всей сети и распространяется от одного конца кабеля к другому.

· На каждом конце кабеля (шины, сегмента) используются терминаторы для поглощения сигнала с целью исключения его бросков из конца в конец.

· Топология «Шина» - пассивная топология.

· Повреждение кабеля (шины) приводит к деградации сети.

Топология «Звезда»

· Все компьютеры подсоединены с помощью кабеля к центру, роль которого выполняют hub или концентратор.

· Сигналы посылаются компьютером к hub-у, который направляет сигнал к выбранному компьютеру (приемнику).

· Если компьютер в сети поврежден, то он в дальнейшем не может ни посылать, ни принимать сообщения, но это не приводит к деградации всей сети.

· Если поврежден hub, деградирует вся сеть, но компьютеры могут продолжать функционировать как отдельные компоненты.

Топология «Кольцо»

· Все компьютеры подсоединены с помощью кабеля к центральному hub-у.

· Сигнал распространяется по часовой стрелке по логическому кольцу.

· В отличие от пассивной топологии «Шина» каждый компьютер усиливает сигнал при его прохождении по кольцу.

· Маркер есть сигнал, который циркулирует в кольце до тех пор, пока компьютер не отправит сообщение.

· Ни один компьютер не сможет послать сообщение без получения свободного маркера.

Контрольные вопросы:

1. Какие основные виды топологических структур используются в ЛВС?

2. Что представляет собою топология «шина»? Назовите основные элементы сети при шинной топологии. Как можно восстановить работу сети при разрыве шины? В каких сетях используется шинная топология?

3. Что представляет собою топология «звезда»? Каким образом осуществляется передача сигнала в сети с топологией «Звезда»?

4. Каким образом функционирует «маркерное кольцо»? В чём смысл понятий “физическое” и ”логическое” кольцо?

5. Приведите примеры смешанных топологий. Как функционирует сеть «звезда-шина»?

6. Отличия по надёжности функционирования основных топологий ЛВС?

7. Чем отличаются понятия “топология” и “архитектура” сети?

8. Объясните многозначность понятия топологии. Приведите примеры несовпадении физической и логической топологии.

9. К какому типу топологии можно отнести структуру, образованную тремя связанными друг с другом узлами (в виде треугольника)?

10. К какому типу топологии можно отнести структуру, образованную четырьмя связанными друг с другом узлами (в виде квадрата)?

11. К какому типу топологии можно отнести структуру, образованную тремя последовательно соединенными друг с другом узлами (последний не связан с первым)?

12. Какая из известных топологий обладает повышенной надежностью?

13. Какой тип топологии наиболее распространен сегодня в локальных сетях?

Вопрос к лекции №1.

1. Заполните представленную ниже таблицу, установив соответствие между описаниями сетей и их типами (один тип сети не описан).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: