что такое топология пассивная звезда
Иллюстрированный самоучитель по локальным сетям
Топология «звезда»
«Звезда» – это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты. Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким образом ложится очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Понятно, что сетевое оборудование центрального абонента должно быть существенно более сложным, чем оборудование периферийных абонентов. О равноправии абонентов в данном случае говорить не приходится. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией «звезда» в принципе невозможны, так как управление полностью централизовано, конфликтовать нечему.
Если говорить об устойчивости звезды к отказам компьютеров, то выход из строя периферийного компьютера никак не отражается на функционировании оставшейся части сети, зато любой отказ центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной. Поэтому должны приниматься специальные меры по повышению надежности центрального компьютера и его сетевой аппаратуры. Обрыв любого кабеля или короткое замыкание в нем при топологии «звезда» нарушает обмен только с одним компьютером, а все остальные компьютеры могут нормально продолжать работу.
В отличие от шины, в звезде на каждой линии связи находятся только два абонента: центральный и один из периферийных. Чаще всего для их соединения используется две линии связи, каждая из которых передает информацию только в одном направлении. Таким образом, на каждой линии связи имеется только один приемник и один передатчик. Все это существенно упрощает сетевое оборудование по сравнению с шиной и избавляет от необходимости применения дополнительных внешних терминаторов. Проблема затухания сигналов в линии связи также решается в «звезде» проще, чем в «шине», ведь каждый приемник всегда получает сигнал одного уровня.
Серьезный недостаток топологии «звезда» состоит в жестком ограничении количества абонентов. Обычно центральный абонент может обслуживать не более 8-16 периферийных абонентов. Если в этих пределах подключение новых абонентов довольно просто, то при их превышении оно просто невозможно. Правда, иногда в звезде предусматривается возможность наращивания, то есть подключение вместо одного из периферийных абонентов еще одного центрального абонента (в результате получается топология из нескольких соединенных между собой звезд).
Звезда, показанная на рис. 1.2, носит название активной, или истинной, звезды. Существует также топология, называемая пассивной звездой, которая только внешне похожа на звезду (рис. 1.5). В настоящее время она распространена гораздо больше, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в самой популярной на сегодняшний день сети Ethernet.
Рис. 1.5. Топология «пассивная звезда»
В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а концентратор, или хаб (hub), выполняющий ту же функцию, что и репитер. Он восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их в другие линии связи. Хотя схема прокладки кабелей подобна истинной или активной звезде, фактически мы имеем дело с шинной топологией, так как информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам, а центрального абонента не существует. Естественно, пассивная звезда получается дороже обычной шины, так как в этом случае обязательно требуется еще и концентратор. Однако она предоставляет целый ряд дополнительных возможностей, связанных с преимуществами звезды. Именно поэтому в последнее время пассивная звезда все больше вытесняет истинную шину, которая считается малоперспективной топологией.
Можно выделить также промежуточный тип топологии между активной и пассивной звездой. В этом случае концентратор не только ретранслирует поступающие на него сигналы, но и производит управление обменом, однако сам в обмене не участвует.
Большое достоинство звезды (как активной, так и пассивной) состоит в том, что все точки подключения собраны в одном месте. Это позволяет легко контролировать работу сети, локализовать неисправности сети путем простого отключения от центра тех или иных абонентов (что невозможно, например, в случае шины), а также ограничивать доступ посторонних лиц к жизненно важным для сети точкам подключения. К каждому периферийному абоненту в случае звезды может подходить как один кабель (по которому идет передача в обоих направлениях), так и два кабеля (каждый из них передает в одном направлении), причем вторая ситуация встречается чаще.
Общим недостатком для всех топологий типа «звезда» является значительно больший, чем при других топологиях, расход кабеля. Например, если компьютеры расположены в одну линию (как на рис. 1.1), то при выборе топологии «звезда» понадобится в несколько раз больше кабеля, чем при топологии «шина». Это может существенно повлиять на стоимость всей сети в целом.
Звезда (топология компьютерной сети)
Звезда́ — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, «дерево»). Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом возлагается очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе невозможны, потому что управление полностью централизовано.
Содержание
Работа в сети
Рабочая станция, с которой необходимо передать данные, отсылает их на концентратор. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных. Этот недостаток отсутствует на сетевом устройстве более высокого уровня — коммутаторе, который, в отличие от концентратора, подающего пакет на все порты, подает лишь на определенный порт — получателю. Одновременно может быть передано несколько пакетов. Сколько — зависит от коммутатора.
Активная звезда
В центре сети содержится компьютер, который выступает в роли сервера.
Пассивная звезда
В центре сети с данной топологией содержится не компьютер, а концентратор, или коммутатор, что выполняет ту же функцию, что и повторитель. Он возобновляет сигналы, которые поступают, и пересылает их в другие линии связи. Все пользователи в сети равноправны.
Сравнение с другими типами сетей
Достоинства
Недостатки
Применение
Одна из наиболее распространённых топологий, поскольку проста в обслуживании. В основном используется в сетях, где носителем выступает кабель витая пара UTP категории 3 или 5.
Полезное
Смотреть что такое «Звезда (топология компьютерной сети)» в других словарях:
Шина (топология компьютерной сети) — У этого термина существуют и другие значения, см. Шина (значения). Топология типа общая шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы,… … Википедия
Кольцо (топология компьютерной сети) — У этого термина существуют и другие значения, см. Кольцо. Кольцо это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. На каждой линии… … Википедия
Решетка (топология компьютерной сети) — Решётка понятие из теории организации компьютерных сетей. Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси. Одномерная «решётка»… … Википедия
Решётка (топология компьютерной сети) — У этого термина существуют и другие значения, см. Решётка. Решётка понятие из теории организации компьютерных сетей. Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решётку. При этом каждое ребро решётки параллельно её оси и… … Википедия
Двойное кольцо (топология компьютерной сети) — Двойное кольцо это топология, построенная на двух кольцах. Первое кольцо основной путь для передачи данных. Второе резервный путь, дублирующий основной. При нормальном функционировании первого кольца, данные передаются только по … Википедия
Звезда (значения) — Звезда: В Викисловаре есть статья «звезда» … Википедия
Ячеистая топология — Ячеистая топология базовая полносвязная топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция … Википедия
Шина (компьютерные сети) — Топология типа шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала. Содержание 1 Работа в сети … Википедия
Компьютерные сети — Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) система связи двух или более компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные… … Википедия
Глава 1.2.2. Топология «звезда»
Если говорить об устойчивости звезды к отказам компьютеров, то выход из строя периферийного компьютера никак не отражается на функционировании оставшейся части сети, зато любой отказ центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной. Поэтому должны приниматься специальные меры по повышению надежности центрального компьютера и его сетевой аппаратуры. Обрыв любого кабеля или короткое замыкание в нем при топологии «звезда» нарушает обмен только с одним компьютером, а все остальные компьютеры могут нормально продолжать работу.
В отличие от шины, в звезде на каждой линии связи находятся только два абонента: центральный и один из периферийных. Чаще всего для их соединения используется две линии связи, каждая из которых передает информацию только в одном направлении. Таким образом, на каждой линии связи имеется только один приемник и один передатчик. Все это существенно упрощает сетевое оборудование по сравнению с шиной и избавляет от необходимости применения дополнительных внешних терминаторов. Проблема затухания сигналов в линии связи также решается в «звезде» проще, чем в «шине», ведь каждый приемник всегда получает сигнал одного уровня.
Серьезный недостаток топологии «звезда» состоит в жестком ограничении количества абонентов. Обычно центральный абонент может обслуживать не более 8-16 периферийных абонентов. Если в этих пределах подключение новых абонентов довольно просто, то при их превышении оно просто невозможно. Правда, иногда в звезде предусматривается возможность наращивания, то есть подключение вместо одного из периферийных абонентов еще одного центрального абонента (в результате получается топология из нескольких соединенных между собой звезд).
Звезда, показанная на рис. 1.2, носит название активной, или истинной, звезды. Существует также топология, называемая пассивной звездой, которая только внешне похожа на звезду (рис. 1.5). В настоящее время она распространена гораздо больше, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в самой популярной на сегодняшний день сети Ethernet.
Рис. 1.5. Топология «пассивная звезда»
В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а концентратор, или хаб (hub), выполняющий ту же функцию, что и репитер. Он восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их в другие линии связи. Хотя схема прокладки кабелей подобна истинной или активной звезде, фактически мы имеем дело с шинной топологией, так как информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам, а центрального абонента не существует. Естественно, пассивная звезда получается дороже обычной шины, так как в этом случае обязательно требуется еще и концентратор. Однако она предоставляет целый ряд дополнительных возможностей, связанных с преимуществами звезды. Именно поэтому в последнее время пассивная звезда все больше вытесняет истинную шину, которая считается малоперспективной топологией.
Можно выделить также промежуточный тип топологии между активной и пассивной звездой. В этом случае концентратор не только ретранслирует поступающие на него сигналы, но и производит управление обменом, однако сам в обмене не участвует.
Большое достоинство звезды (как активной, так и пассивной) состоит в том, что все точки подключения собраны в одном месте. Это позволяет легко контролировать работу сети, локализовать неисправности сети путем простого отключения от центра тех или иных абонентов (что невозможно, например, в случае шины), а также ограничивать доступ посторонних лиц к жизненно важным для сети точкам подключения. К каждому периферийному абоненту в случае звезды может подходить как один кабель (по которому идет передача в обоих направлениях), так и два кабеля (каждый из них передает в одном направлении), причем вторая ситуация встречается чаще.
Общим недостатком для всех топологий типа «звезда» является значительно больший, чем при других топологиях, расход кабеля. Например, если компьютеры расположены в одну линию (как на рис. 1.1), то при выборе топологии «звезда» понадобится в несколько раз больше кабеля, чем при топологии «шина». Это может существенно повлиять на стоимость всей сети в целом.
Плюсы и минусы топологии звезда
Топология или же компоновка – это пространственное расположение компьютерных сетей относительно друг друга, а также метод соединения их элементов. Этот термин может отождествляться с локальной сетью, в которой легко обнаружить структуру связей. Компоновка таких связей в частых случаях скрыта от пользователей. Сетевая топология устанавливает условия к оборудованию, вид применяемого кабеля и определяет вероятные методы управления обменом.
Виды сетевых топологий
Топология сети указывает и характер связей между компьютерами, а не только их физическое расположение. В общем, это очень многозначный термин. Существуют физическая и логическая топологии. В наше время сложились и установились несколько важных физических топологий:
Что представляет собой топология “звезда”
“Звезда” – самая универсальная распространённая топология для проводных (кабели) и беспроводных связей. Она представлена явно приметным центром, к которому присоединены все остальные рабочие объекты. Процесс передачи информации происходит только через главный компьютер, вследствие чего он получает огромную нагрузку, и это не даёт ему возможности выполнять другие функции. Разумеется, сетевое устройство гораздо сложнее у центрального абонента, чем у более отдалённых (периферийных). Центральный абонент руководит важной функцией – управление обменом. В этой топологии не могут происходить никакие рабочие конфликты, так как централизованное управление этого не предусматривает.
Конструкция звездообразной топологии схожа по форме со звездой, отсюда и получила своё название. Она напоминает ещё велосипедное колесо с разводящимися от центра спицами.
Принцип работы
Аппаратная станция отправляет данные, которые необходимо отослать сетевому концентрату. Следует заметить, что в определённый момент только одна рабочая машина может транслировать данные, иначе оба пакета могут оказаться непринятыми, и ему придётся переждать этот случайный интервал времени, а затем повторить перенос данных.
Сетевой коммуникатор
Это высокоуровневое устройство, которое не имеет подобных изъянов. Он посылает пакет исключительно получателю, в отличии от коммутатора, который пересылает данные на все порты. Это свойство коммуникатора увеличивает мощность компьютера и повышает сетевую безопасность. Единовременно возможна передача нескольких пакетов данных, а их количество зависит только от коммуникатора.
Активная звезда
В данной топологии выделенный компьютер-сервер – находится в центре сети.
Пассивная звезда
В центре сети имеется концентрат или коммуникатор, выполняющий роль повторителя. В этом случае все абоненты сети имеют общие права. Пассивная звезда гораздо популярнее, нежели активная (истинная) и используется в сети Ethernet.
При выборе топологии нужно принимать во внимание возможные преимущества и недостатки. Так как обособленность устройств является главным плюсом в плане рациональности, то подчинённость определённого узла центральному вызывает обеспокоенность.
Плюсы топологии «звезда»
«Звезда» — это самый незамысловатый тип трафика касательно функциональных обязанностей. Но это не главное его преимущество. Можно выделить следующие основные плюсы, которые присущи этой сетевой топологии:
Минусы топологии «звезда»
С другой стороны, эти преимущества в какой-то степени могут стать недостатками:
Вывод
Таким образом, большое количество недостатков сетевой топологии “звезда” прямо пропорционально зависимости всей сети от центрального узла.
Применяется сетевая топология «звезда» в сетях, где используется вид кабеля «витая пара» UTP 3 и 5 категории и коммутатор в роли главного устройства.
Топология “звезда “подходит для типичной небольшой офисной сети. Как уже стало известно, достаточно для этого подключить коммутатор, от которого подключаться другие абоненты. Но провайдеру целесообразно было бы сделать выбор в пользу кольцевой топологии для присоединения конечных пользователей. Эта топология обеспечит защищённость от обрыва проводов или отсоединения электропитания.
Топология локальной сети звезда
Топология звезда получила широкое распространение, используется для сетей разной сложности – от домашних и фоисных, до многоуровневых на крупных предприятиях. Схема с центральным узлом упрощает добавление новых абонентов и масштабирование ЛВС, удобна в обслуживании и администрировании.
Принцип работы
Топология компьютерной сети звезда получила название за сходство со стилизованным изображением этой многолучевой фигуры. В ее представлении в графическом виде обязательно присутствуют:
Обмен в локальной сети при такой топологии осуществляется только через центральный узел. Непосредственная связь между остальными устройствами отсутствует.
Принцип работы и характеристики ЛВС определяет архитектура базового элемента. В этой роли используют:
Нередко пользователя интересуют вопросы, что такое концентратор и коммутатор, чем они отличаются в реализации ЛВС. Прежде всего, при использовании концентраторов и коммутаторов или активного оборудования принципиально разнятся алгоритмы работы сети.
Звезда с концентратором (хабом)
Концентратор (хаб) – простейшее оборудование для организации центральной точки подключения оборудования ЛВС. В устройстве реализован следующий алгоритм:
Звездообразная схема в такой реализации имеет следующие характерные особенности:
Хабы используют для построения по топологии звезда небольших домашних или офисных локальных сетей, число участников которых не превышает 8-12. При увеличении количества подключенных рабочих станций производительность существенно снижается.
Еще один существенный недостаток такой организации – низкий уровень безопасности. При широковещательном трафике могут быть перехвачены и проанализированы все пакеты, что упрощает вероятность их расшифровки и получения посторонними конфиденциальной информации.
Среди достоинств схем с концентраторами – простота построения ЛВС (не требуется предварительной настройки оборудования) и низкая цена центрального устройства.
Аналогично хабу (с мультиплексированием) работают точки доступа Wi-Fi при одновременном использовании несколькими мобильными терминалами одного из доступных каналов.
Звезда с коммутатором
Для сетевой топологии звезда с большим числом рабочих станций и возможностью масштабирования чаще используют коммутаторы. В отличие от хаба, свитч:
При такой организации:
На время задержки и надежность информационного обмена влияют используемые алгоритмы коммутации:
Таким образом, коммутатор как центральный узел топологии звезда обеспечивает улучшение производительности и скорости обмена, повышение надежности обмена и его безопасности по сравнению с концентраторами. Это позволяет увеличивать число портов в одном устройстве, стекировать их при значительном числе рабочих станций в ЛВС, без проблем реализовывать как одноранговые, так и иерархические сети, для которых требуется увеличенная пропускная способность для серверных лучей звезды.
Активная
Топология активная или истинная звезда предполагает использование в качестве центрального узла оборудования, осуществляющего не просто трансляцию пакетов, но и принимающего участие в обмене (точнее, осуществляет полное управление последним). Принципиальное отличие активного оборудования – использование более высокого (как минимум, третьего) уровня модели OSI, по сравнению с первым или вторым, с которым работают, соответственно, концентраторы и коммутаторы.
Как центральное оборудование для развертывания активной звездообразной топологии выступают:
Они получают функции:
Сеть, использующая топологию активная звезда, обладает большей устойчивостью, обеспечивает высокую производительность, надежность и безопасность. Серьезный недостаток такой схемы – цена решения, выше, чем при работе в структуре с пассивным оборудованием. Кроме того, активные устройства требуют настройки и квалифицированного администрирования.
Пассивная
Топология пассивная звезда использует как центральный хост хаб или коммутатор (управляемый или неуправляемый). Пассивное оборудование (собственно, и давшее название схеме) не участвует в управлении трафиком вовсе или реализует ограниченный набор функций его администрирования.
Решение выигрывает у активной по цене, но проигрывает по пропускной способности, надежности и безопасности.
На базе концентраторов строят домашние или небольшие офисные сети, свитчи применяют в ЛВС крупных предприятий для организации сегментов и подсетей.
Применение топологии
Топология звезда стала наиболее распространенной схемой построения локальных сетей различного масштаба. Ее используют при организации сетей:
Оборудование, задействованное в техпроцессах, работает как с распространенными стандартами связи (Wi-Fi, Ethernet), так и с промышленными, например RS-485, ProfiBUS, ModBUS и аналогичными. Хотя последние и принято относить к шинным коммуникациям (BUS в названии), однако участки, где требуется повышенная надежность, реализуют по звездообразной топологии с центральными контроллерами.
Сравнение с другими типами
Решение в пользу конкретной базовой топологии при реализации ЛВС определяют достоинства и недостатки каждого решения.
При сравнении учитывают такие факторы:
Достоинства
Топология звезда выигрывает в сравнении с большинством других базовых.
По масштабируемости
По устойчивости и надежности при отказе клиентского оборудования или обрыве каналов
Сеть по топологии кольцо при отказе одного из узлов или обрыве связи гарантированно выходит из строя. В системах с общей шиной вероятность подобного исхода достаточно высока – незаглушенные терминаторами места обрыва или сбойные адаптеры на ПК становятся источниками коллизий, полностью парализующих обмен.
Звезда в этом случае сохраняет работоспособность – из обмена исключает только сбойный хост или узел, с которым нарушено физическое соединение.
По простоте администрирования
В общем случае и шинная, и кольцевая и ячеистая топологии рассматриваются как децентрализованные. Администрирование трафика требует настроек и мониторинга на каждом хосте или значительном числе узлов.
При использовании активной или истинной звезды эти задачи решаются на центральном узле. Однако пассивная звезда, особенно работающая через хаб, этого преимущества не имеет.
Недостатки
По некоторым показателям топология звезда уступает другим базовым, например:
Таким образом, топология звезда заслуженно стала основной для ЛВС любого масштаба – от домашних до промышленных. Ее используют в кабельных и беспроводных сетях, с пассивным и активным оборудованием центрального узла. В большинстве случаев плюсы и минусы решения позволяют достигнуть существенного улучшения показателей скорости обмена, устойчивости, надежности и безопасности.