что такое топология сетей и их виды

Выделяют следующие виды топологий сети

Сетевая тополо́гия — это конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (компьютеры) и коммуникационное оборудование (маршрутизаторы), а рёбрам — физические или информационные связи между вершинами.

Сетевая топология может быть

Содержание

Топологии [ править | править код ]

Полносвязная [ править | править код ]

Сеть, в которой каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Однако этот вариант громоздкий и неэффективный, потому что каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров.

Неполносвязная [ править | править код ]

Неполносвязных топологий существует несколько. В них, в отличие от полносвязных, может применяться передача данных не напрямую между компьютерами, а через дополнительные узлы.

Шина [ править | править код ]

Топология данного типа представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Преимущества сетей шинной топологии:

Недостатки сетей шинной топологии:

Звезда [ править | править код ]

В сети, построенной по топологии типа «звезда», каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору, или хабу (англ. hub ). Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом.

Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, то есть сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet.

Преимущества сетей топологии звезда:

Недостатки сетей топологии звезда:

Расширенная звезда [ править | править код ]

Распределённая звезда [ править | править код ]

Кольцо (Ring) [ править | править код ]

В сети с топологией типа «кольцо» все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо, по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении.

Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети — логическое кольцо. Данную сеть очень легко создавать и настраивать.

К основному недостатку сетей топологии кольцо относится то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети.

Как правило, в чистом виде топология «кольцо» не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.

Ячеистая топология [ править | править код ]

Получается из полносвязной топологии путём удаления некоторых связей. Допускает соединения большого количества компьютеров и характерна для крупных сетей.

Также существует большое количество дополнительных способов соединения:

Дополнительные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называются смешанными или гибридными, но некоторые из них имеют собственные названия, например, «дерево».

Смешанная топология [ править | править код ]

Смешанная топология — сетевая топология, преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.

Централизация [ править | править код ]

Топология типа «звезда» снижает вероятность сбоя сети, подключая все периферийные узлы (компьютеры и т. д.) к центральному узлу. Когда физическая звездная топология применяется к логически шинной сети, такой как Ethernet, центральный узел (обычно хаб) ретранслирует все передачи, полученные от любого периферийного узла на все периферийные узлы в сети, в том числе иногда и в сторону инициирующего узла. Таким образом, все периферийные узлы могут взаимодействовать со всеми остальными посредством передачи и приема только от центрального узла. Отказ линии передачи, связывающей любой периферийный узел с центральным узлом приведёт к тому, что данный периферийный узел будет изолирован от всех остальных, а остальные периферийные узлы затронуты не будут. Однако, недостаток заключается в том, что отказ центрального узла приведет к отказу всех периферийных узлов.

Для снижения объема сетевого трафика, приходящего в широковещательном режиме, были разработаны более продвинутые центральные узлы, которые способны отслеживать уникальность узлов, подключенных к сети. Эти сетевые коммутаторы изучают макет сети, «слушая» каждый порт во время нормальной передачи данных, рассматривая пакеты данных и записывая в внутреннюю справочную таблицу идентификатор каждого подключенного узла и порт, к которому он подключен. Эта поисковая таблица, хранящаяся в специализированной CAM-памяти, позволяет перенаправлять будущие передачи только в порт их назначения.

Децентрализация [ править | править код ]

В сетевой топологии существуют по крайней мере два узла с двумя или больше путями между ними, чтобы обеспечить дополнительные пути, которые будут использоваться в случае, если один из путей выйдет из строя. Эта децентрализация часто используется, чтобы компенсировать недостаток выхода из строя одного пункта, используя единственное устройство в качестве центрального узла (например, в звезде и сетях дерева). Специальный вид сети, ограничивающий число путей между двумя узлами, называется гиперкубом. Число разветвлений в сетях делает их более трудными к разработке и реализации, однако они являются очень удобными. В 2012 IEEE издал протокол IEEE 802-1aq (мостовое соединение по кратчайшему пути), чтобы облегчить задачи конфигурации и обеспечить активность всех путей, что увеличивает полосу пропускания и избыточность между всеми устройствами. В некоторой степени это подобно линейной или кольцевой топологиям, используемых для соединения систем во многих направлениях.

Существуют пять основных топологий (рис. 14):

Рис. 14 Типы топологий

Общая шина

Общая шина это тип сетевой топологии, в которой рабочие станции расположены вдоль одного участка кабеля, называемого сегментом.

Рис. 15 Топология Общая шина

Топология Общая шина (рис. 15) предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети.

В случае топологии:

Общая шина кабель используется всеми станциями по очереди. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные. Все сообщения, посылаемые отдельными компьютерами, принимаются и прослушиваются всеми остальными компьютерами, подключенными к сети. Рабочая станция отбирает адресованные ей сообщения, пользуясь адресной информацией. Надежность здесь выше, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособность сети в целом. Поиск неисправности в сети затруднен. Кроме того, так как используется только один кабель, в случае обрыва нарушается работа всей сети.

Примерами использования топологии общая шина является сеть 10Base–5 (соединение ПК толстым коаксиальным кабелем) и 10Base–2 (соединение ПК тонким коаксиальным кабелем).

Кольцо

Рис. 16 Топология Кольцо

Кольцо – это топология ЛВС, в которой каждая станция соединена с двумя другими станциями, образуя кольцо (рис.13). Данные передаются от одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кольцу). Каждый ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК, т.е. данные, передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, он передает их дальше по кольцу, в ином случае они дальше не передаются.

Очень просто делается запрос на все станции одновременно. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них, вся сеть парализуется. Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, т.к. во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Топология Кольцо имеет хорошо предсказуемое время отклика, определяемое числом рабочих станций.

Звезда

Звезда – это топология ЛВС (рис.17), в которой все рабочие станции присоединены к центральному узлу (например, к концентратору), который устанавливает, поддерживает и разрывает связи между рабочими станциями.

Преимуществом такой топологии является возможность простого исключения неисправного узла. Однако, если неисправен центральный узел, вся сеть выходит из строя.

В этом случае каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству. При необходимости можно объединять вместе несколько сетей с топологией Звезда, при этом получаются разветвленные конфигурации сети. В каждой точке ветвления необходимо использовать специальные соединители (распределители, повторители или устройства доступа).

Рис. 17 Топология Звезда

Примером звездообразной топологии является топология Ethernet с кабелем типа Витая пара 10BASE-T, центром Звезды обычно является Hub.

Звездообразная топология обеспечивает защиту от разрыва кабеля. Если кабель рабочей станции будет поврежден, это не приведет к выходу из строя всего сегмента сети. Она позволяет также легко диагностировать проблемы подключения, так как каждая рабочая станция имеет свой собственный кабельный сегмент, подключенный к концентратору. Для диагностики достаточно найти разрыв кабеля, который ведет к неработающей станции. Остальная часть сети продолжает нормально работать.

Однако звездообразная топология имеет и недостатки. Во-первых, она требует много кабеля. Во-вторых, кабельные концентраторы при большом количестве кабеля трудно обслуживать. Однако в большинстве случаев в такой топологии используется недорогой кабель типа витая пара. В некоторых случаях можно даже использовать существующие телефонные кабели. Кроме того, для диагностики и тестирования выгодно собирать все кабельные концы в одном месте.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8448 – | 7339 – или читать все.

78.85.5.224 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Типы топологии сетей локальных сетей. Кому-то этот вопрос может показаться не интересным и скучным, но для общего развития, хотя бы вкратце – не помешает. Может, даже где-то вы сможете блеснуть своими познаниями локальной сети, и на вас начнут смотреть с уважением. А может, ваша жизнь повернет так, что вам даже придется столкнуться с этим вопросом вплотную.

У меня именно так и произошло – чего я больше всего боялась, с тем мне и пришлось работать. И оказалось, что все мои страхи были только от не знания, а сейчас мне даже очень нравиться заниматься локальными сетями, и самой обжимать кабеля. Я буду писать коротко и ясно, чтобы не утомить вас подробностями, которые действительно могут вам и не пригодиться.

Типы топологии сетей

В чем преимущества локальных сетей вы можете почитать в этих статьях:

Преимуществом такой сети является её достаточно высокая надёжность. Чем больше компьютеров находится в кольце, тем дольше сеть реагирует на запросы. Но самый большой недостаток в том, что при выходе из строя хотя бы одного устройства отказывалась функционировать вся сеть. Да и стоимость такой сети высокая за счёт расходов на кабели сетевые адаптеры и другое оборудование.

При создании такой сети не используется дополнительное оборудование – только кабель. Все подключенные устройства в такой сети «слушают» и принимают только те пакеты информации, которые предназначены только для них, а остальные игнорируются.

Преимущества такой сети – простота организации и дешевизна. Но существенным недостатком является низкая устойчивость к повреждениям. Любое повреждение кабеля влечет за собой выход из строя всей сети. Причем поиск неисправности очень сложен.

3. Звездообразная топология является доминирующей в современных локальных сетях. Она наиболее функциональная и стабильная. Каждый компьютер сети подключается к особому устройству, называемому концентратором (hub) или коммутатором (switch). При создании этой топологии каждое устройство получает доступ к сети независимо друг от друга и при обрыве одного соединяющего кабеля перестает работать только один из элементов сети, что существенно упрощает поиск неисправности.

Кроме того такая сеть позволяет подключать новые устройства без проблем и изменений в подключении старых устройств. Можно наращивать и соединять в одну сеть несколько сетей. Достаточно подключить кабель от одного коммутатора к другому коммутатору.

Теперь вы можете сами выбрать тип подключения своих домашних компьютеров и создать свою маленькую сеть и подключить все компьютеры к Интернету.

Источник

Классификация локальных сетей по топологии

Для локальной вычислительной сети (ЛВС) топология считается одной из ее важнейших характеристик. Топология локальных сетей – это максимально формализованное представление структуры. Она существенно облегчает разработчикам и администраторам весь круг задач – от закупки и размещения оборудования, трассировки каналов связи, до обслуживания и поиска неисправностей.

Топологии локальных сетей: определение, значения

В информатике под термином «топология локальной сети» принято понимать схематическое (как правило, графическое) отображение ее узлов и их соединения/взаимодействия.

В практике используют несколько вариантов топологий. Как классифицируются схемы, определяется назначением и отображаемой информацией.

Физическая

Физическая топология описывает реальную конфигурацию связей между узлами локальной сети и, частично, их размещение. Последнее актуально, когда сетевое оборудование (рабочие станции и серверы, коммутационная аппаратура) расположены территориально обособлено, например, в разных зданиях.

В точках схемы (вершинах графа) изображают узлы сети:

Соединяющие вершины (узлы локальных вычислительных сетей) линии (ребра графа) отображают физические связи между устройствами. Наносятся все подключения – по оптоволоконным или «медным» линиям, радиоканалу.

Логическая

Этот вариант топологии описывает логику прохождения по каналам связи и обработки узлами локальной сети сигналов. Чаще всего не разрабатывается как самостоятельная схема, а накладывается на физическую. В зависимости от используемых протоколов, может составляться несколько схем, например, отдельные для UDP и TCP-IP.

Информационная

Топология отражает организацию информационного взаимодействия в локальной сети. Чаще в вершинах графа размещают не физические устройства, а сетевые приложения. Ребра графа отражают потоки информации между ними.

Возможно наложение схемы на физическую топологию, но такой вариант применяется крайне редко. Это обусловлено вероятными кардинальными различиями топологий. Примером служит домашняя беспроводная сеть:

В большинстве случаев, когда говорят о топологии ЛВС, имеют в виду именно ее физическую организацию. Логическую и информационную схемы разрабатывают, в основном, для сложных компьютерных сетей предприятий или провайдеров телекоммуникационных услуг.

Виды и примеры топологий компьютерных сетей

Локальные сети строят, используя различные виды топологии. Каждому присущи собственные достоинства и недостатки.

Поэтому выбор топологии должен производиться по результатам тщательного анализа основных факторов, среди которых:

К базовым топологиям относят 3 вида:

Топология шина

При использовании такой топологии в локальной сети организуется общий физический канал (шина) – один или несколько проводов, к которым параллельно подключаются сетевые адаптеры узлов. Распространенный в недалеком прошлом пример применения решения – сеть с коаксиальным кабелем и T-коннекторами для подключения.

В структуре отсутствует центральный узел, который обеспечивает обмен между абонентами. Каждое из подключенных устройств принимает предназначенные ему пакеты и передает данные в общий канал.

В связи с этим требуется организация полудуплексного обмена – двустороннего, но с соблюдением очередности между абонентами. Решает проблему и использование других алгоритмов мультиплексирования. В противном случае, когда два и более узла осуществляют одновременную передачу пакетов по шине, высока вероятность сбоев (т.н. коллизий). Это также ограничивает реальную скорость обмена, особенно при подключении значительного числа устройств.

Еще одна особенность такой реализации – необходимость заглушек (терминаторов) на свободных концах шины. Она обусловлена физическими свойствами проводников, которые образуют т.н. линию с распределенными параметрами. В таких линиях наблюдается эффект отражения сигнала на неподключенном конце. Его проявление в канале передачи данных спровоцирует коллизии. Требование распространяется на любые проводные линии.

Подключение нескольких Wi-Fi устройств к роутеру (точке доступа) по одному (из 11) каналов диапазона также можно рассматривать как шину с мультиплексированием.

К достоинствам шинной топологии относят:

Недостатков у общей шины (особенно, в проводном варианте) больше:

Топология кольцо

В такой топологии каждый из узлов локальной сети оказывается связан только с двумя соседними. Соединение выполняется парой приемник-передатчик. Передача информации осуществляется только в одном направлении. При этом любой абонент полностью транслирует полученные пакеты, если они предназначены другому узлу.

В результате кольцевая топология позволяет добиться в локальной сети высокой производительности. Такую структуру легко реализовать, проста она и в настройке.

Серьезный недостаток кольца – его надежность. При выходе из строя одного узла или обрыве канала связи неработоспособной оказывается вся сеть. Для борьбы с ним применяют несколько методов, например, резервирование (т.н. «двойная кольцевая» топология).

Топология звезда

Особенность такой топологии – наличие в локальной сети центрального узла, К нему независимыми линиями связи подключены все абоненты. Обмен данными между любыми участниками ведется только через центральный узел. Пример реализации – Ethernet сеть с центральным коммутатором (хабом) и подключением клиентского оборудования витой парой.

Центральный узел локальной сети может быть:

Топология звезда для локальной сети имеет преимущества по:

Среди недостатков звездной конфигурации отмечают:

Ячеистая (древовидная)

Развитием топологии звезда стала древовидная. Такая локальная сеть выглядит как иерархическая комбинация сегментов, каждый из которых построен по звездной топологии. Центральные узлы таких сегментов соединяются между собой:

Если для сегмента нет родительского, его называют корневым. Такая структура, как разновидность «звездной», получила ее плюсы и минусы. Особенно чувствительна она к выходу из строя центральных элементов сегментов или обрыву связей между ними. В первом случае из сети выпадает и сам родительский сегмент, и его дочерняя структура, во втором – дочерний (со своими дочерними).

Более устойчивым вариантом топологии стала напоминающая «дерево», но превосходящая его по сложности, ячеистая (mesh).

В результате формируется структура, когда для каждого узла локальной сети одновременно существует несколько путей передачи информации адресату. Система получает максимальную устойчивость – выход из строя одного узла не сказывается на работоспособности сети в целом.

Организация такой структуры в проводных локальных сетях требует избыточного количества кабеля. Зато в беспроводных, после создания миниатюрных многофункциональных радиомодулей, она стала обычной. Ее используют, например, сети стандартов Z-Wave и ZigBee для технологии «умный дом».

Смешанная топология

Смешанной или гибридной называют топологию локальной сети, в которой для сегментов или подсетей и их объединения используют несколько базовых.

Такие комбинации, например звездно-шинная или звездно-кольцевая реализовывают оптимальную структуру для конкретных задач. Однако недостатки присущие им остаются в силе и для комбинированной.

Централизованная и децентрализованная система

Сегодня в компьютерных сетях приоритетом стала централизованная организация. В этом случае основные функции системы – маршрутизация, администрирование, выделение адресов реализованы на центральном устройстве (рабочей станции, сервере, маршрутизаторе, коммутаторе). Этим достигается эффективное управление ресурсами, надежность и отказоустойчивость.

Однако для централизованных систем проблема «звездной» топологии остается актуальной. При неполадках центрального узла нарушается функционирование всей ЛВС или ее локальных сегментов.

Один из путей ее устранения – переход к децентрализованной организации. В этом случае часть функций центрального делегируется другим узлам локальной сети. Большинство из них равноправны. При этом получают либо те же права и функционал, что и делегирующий, либо статус резервных с дублированием данных.

Это дает вместо одного варианта решения сетевой задачи (например, обмена между абонентами) несколько равнозначных. Надежность и отказоустойчивость системы кратно возрастает.

Пример децентрализованной организации –упомянутые mesh (ячеистые) локальные сети. Аналогия в глобальном пространстве интернет – блокчейн-сети, способные сохранить полный функционал даже при единственном рабочем криптовалютном кошельке.

Полносвязная или сеточная топология

Когда узел в локальной сети объединен прямыми связями не с одним, а с несколькими, говорят о сеточной топологии. Такой подход используется при построении ячеистых (mesh) сетей. Удобна она для организации децентрализованных систем.

Если связи проведены по принципу «каждый с каждым», сеточную топологию называют полносвязной.

При отсутствии в ней некоторых связей она становится неполносвязной.

Для обоих вариантов характерна избыточность, что ограничивает их применимость в «наземных» локальных сетях. В беспроводных этой проблемы не существует, поэтому все известные mesh-сети используют неполносвязную сеточную топологию.

Таким образом, топология – представление локальной сети, отображающее ее физическую, логическую или информационную модель. При построении ЛВС используют базовые топологии – шина, кольцо, звезда или их комбинации и модификации. При этом учитывают характерные свойства, преимущества и недостатки структур.

Источник