Topologia de grade. Topologias de rede: características básicas. Conceito e tipos de redes locais

A topologia de uma rede de computadores refere-se à forma como seus componentes individuais (computadores, servidores, impressoras, etc.) estão conectados. Existem três topologias principais:

• topologia em estrela;
• topologia tipo anel;
• topologia de tipo de barramento comum.

Ao usar uma topologia como estrela as informações entre clientes da rede são transmitidas através de um único nó central. Um servidor ou dispositivo especial pode atuar como nó central - eixo(Eixo).

As vantagens desta topologia são as seguintes:

1. Alto desempenho da rede, pois o desempenho geral da rede depende apenas do desempenho do nó central.
2. Não há colisão de dados transmitidos, pois os dados entre a estação de trabalho e o servidor são transmitidos por um canal separado sem afetar outros computadores.

Porém, além das vantagens, esta topologia também apresenta desvantagens:

1. Baixa confiabilidade, pois a confiabilidade de toda a rede é determinada pela confiabilidade do nó central. Se o computador central falhar, toda a rede irá parar de funcionar.
2. Custos elevados para conexão de computadores, pois deve ser instalada uma linha separada para cada novo assinante.

Com uma topologia como anel todos os computadores estão conectados a uma linha fechada em anel. Os sinais são transmitidos ao longo do anel em uma direção e passam por cada computador.

A transmissão de informações em tal rede ocorre da seguinte forma. Um token (sinal especial) é transmitido sequencialmente, de um computador para outro, até ser recebido por aquele que precisa transferir os dados. Depois que o computador recebe o token, ele cria o que é chamado de “pacote”, no qual coloca o endereço e os dados do destinatário e, em seguida, envia o pacote pelo anel. Os dados passam por cada computador até chegar àquele cujo endereço corresponde ao endereço do destinatário.

Depois disso, o computador receptor envia à fonte de informação a confirmação de que os dados foram recebidos. Após receber a confirmação, o computador remetente cria um novo token e o devolve à rede.

As vantagens da topologia em anel são as seguintes:

1. Encaminhar mensagens é muito eficiente porque... Você pode enviar várias mensagens, uma após a outra, em um anel. Aqueles. um computador, tendo enviado a primeira mensagem, pode enviar a próxima mensagem depois dela, sem esperar que a primeira chegue ao destinatário.
2. O comprimento da rede pode ser significativo. Aqueles. os computadores podem conectar-se entre si a distâncias consideráveis, sem o uso de amplificadores de sinal especiais.

As desvantagens desta topologia incluem:

1. Baixa confiabilidade da rede, pois a falha de qualquer computador acarreta a falha de todo o sistema.
2. Para conectar um novo cliente, você deve desabilitar a rede.
3. Com um grande número de clientes, a velocidade da rede fica mais lenta, pois todas as informações passam por cada computador e suas capacidades são limitadas.
4. O desempenho geral da rede é determinado pelo desempenho do computador mais lento.

Com uma topologia como ônibus comum todos os clientes estão conectados a um canal comum de transmissão de dados. Ao mesmo tempo, eles podem entrar em contato direto com qualquer computador da rede.

A transmissão de informações nesta rede ocorre da seguinte forma. Os dados na forma de sinais elétricos são transmitidos a todos os computadores da rede. No entanto, as informações são recebidas apenas pelo computador cujo endereço corresponde ao endereço do destinatário. Além disso, a qualquer momento, apenas um computador pode transmitir dados.

Vantagens da topologia de barramento comum:

1. Todas as informações estão online e acessíveis a todos os computadores.
2. As estações de trabalho podem ser conectadas independentemente umas das outras. Aqueles. Quando um novo assinante se conecta, não há necessidade de interromper a transmissão de informações na rede.
3. Construir redes baseadas em uma topologia de barramento comum é mais barato, pois não há custos para instalação de linhas adicionais na conexão de um novo cliente.
4. A rede é altamente confiável porque O desempenho da rede não depende do desempenho de computadores individuais.

As desvantagens de uma topologia de barramento comum incluem:

1. Baixa velocidade de transferência de dados, porque todas as informações circulam por um canal (barramento).
2. O desempenho da rede depende do número de computadores conectados. Quanto mais computadores estiverem conectados à rede, mais lenta será a transferência de informações de um computador para outro.
3. As redes construídas com base nesta topologia caracterizam-se pela baixa segurança, uma vez que as informações de cada computador podem ser acessadas de qualquer outro computador.

O tipo mais comum de topologia de rede ônibus comumé uma rede padrão Ethernet com velocidade de transferência de informações de 10 a 100 Mbit/s.

Vimos as principais topologias de LAN. Porém, na prática, ao criar a LAN de uma organização, uma combinação de diversas topologias pode ser usada simultaneamente. Por exemplo, os computadores em um departamento podem ser conectados de acordo com um esquema em estrela e em outro departamento usando um esquema de barramento comum, e uma linha de comunicação é instalada entre esses departamentos.

Atualizado – 16/02/2017

Tipos de topologia de rede local. Esta questão pode parecer desinteressante e enfadonha para alguns, mas para o desenvolvimento geral, pelo menos brevemente, não fará mal. Talvez em algum lugar você possa até mostrar seu conhecimento da rede local, e eles começarão a olhar para você com respeito. Ou talvez sua vida dê uma guinada de tal forma que você até terá que encarar essa questão de perto.

Foi exatamente isso que aconteceu comigo - o que eu mais temia era com o que tinha que trabalhar. E descobri que todos os meus medos eram apenas por falta de conhecimento, mas agora até gosto muito de trabalhar em redes locais e de crimpagem de cabos. Escreverei de forma breve e clara para não aborrecê-lo com detalhes que podem não ser realmente úteis para você.

Você pode ler sobre as vantagens das redes locais nestes artigos:

O diagrama de conexão física dos computadores é chamado topologia de rede .

Existe três tipos principaistopologias de rede. Tipos de topologia de rede- o que é isso? Qual tipo de rede escolher para que seja barato e confiável.

1. Topologia de rede em anel . Com este tipo de topologia de rede, as extremidades dos cabos são conectadas entre si, ou seja, formar um anel. Cada estação de trabalho está conectada a duas estações vizinhas. Os dados são transmitidos em círculo em uma direção, e cada estação desempenha o papel de um repetidor, que recebe e responde aos pacotes endereçados a ela e transmite outros pacotes para a próxima estação de trabalho.

A vantagem dessa rede é sua confiabilidade bastante alta. Quanto mais computadores houver no anel, mais tempo a rede levará para responder às solicitações. Mas a maior desvantagem é que se pelo menos um dispositivo falhar, toda a rede se recusará a funcionar. E o custo dessa rede é alto devido ao custo de cabos, adaptadores de rede e outros equipamentos.

2. Topologia de rede linear ou barramento comum . Em uma topologia linear, todos os elementos da rede são conectados um após o outro por meio de um único cabo.

As extremidades dos segmentos devem ser terminadas com resistências especiais chamadas terminadores .

Ao criar tal rede, nenhum equipamento adicional é usado - apenas um cabo. Todos os dispositivos conectados nessa rede “ouvem” e aceitam apenas os pacotes de informações destinados apenas a eles, e o restante é ignorado.

As vantagens dessa rede são a facilidade de organização e o baixo custo. Mas uma desvantagem significativa é a baixa resistência a danos. Qualquer dano ao cabo acarretará na falha de toda a rede. Além disso, a solução de problemas é muito difícil.

3. Topologia em estrela é dominante nas redes locais modernas. É o mais funcional e estável. Cada computador da rede está conectado a um dispositivo especial denominado hub ou switch. Ao criar esta topologia, cada dispositivo obtém acesso à rede independentemente um do outro e, se um cabo de conexão quebrar, apenas um dos elementos da rede para de funcionar, o que simplifica bastante a solução de problemas.

Além disso, essa rede permite conectar novos dispositivos sem problemas e alterações na conexão de dispositivos antigos. Você pode expandir e conectar várias redes em uma rede. Basta conectar um cabo de um switch a outro switch.

Essas redes são bastante flexíveis, facilmente expansíveis e relativamente baratas. Então nós olhamos tipos de topologias de rede. Da próxima vez, falarei sobre dispositivos de rede.

Agora você pode escolher o tipo de conexão para seus computadores domésticos e criar.

Topologia de rede (do grego τόπος, - lugar) - uma forma de descrever a configuração da rede, um diagrama da localização e conexão dos dispositivos de rede.
(Wikirédia)

Topologia - este é um diagrama de conexão de computadores ou nós de rede entre si por meio de canais de comunicação.
A topologia da rede pode ser

• físico - descreve a localização real e as conexões entre os nós da rede.
• lógico - descreve o fluxo do sinal dentro da topologia física.
• informativo - descreve a direção dos fluxos de informações transmitidos pela rede.
• gerenciamento de câmbio é o princípio da transferência do direito de uso da rede.

Existem muitas maneiras de conectar dispositivos de rede. As seguintes topologias são diferenciadas:

• totalmente conectado
• celular
• ônibus comum
• estrela
• anel
• floco de neve

Vejamos cada um deles com mais detalhes.

1) Totalmente conectadotopologia- uma topologia de rede de computadores em que cada estação de trabalho está conectada a todas as outras. Esta opção é complicada e ineficaz, apesar da sua simplicidade lógica. Deve ser alocada uma linha independente para cada par. Cada computador deve ter tantas portas de comunicação quantos computadores na rede; Por estas razões a rede

só pode ter dimensões finais relativamente pequenas. Na maioria das vezes, esta topologia é usada em sistemas multimáquinas ou redes globais com um pequeno número de estações de trabalho.

A tecnologia de acesso em redes desta topologia é implementada por meio de passagem de token. Um marcador é um pacote equipado com uma sequência especial de bits (pode ser comparado a um envelope de carta). É transmitido sequencialmente ao longo do anel de computador para computador em uma direção. Cada nó retransmite o token transmitido. O computador pode transmitir seus dados se receber um token vazio. O token com o pacote é transmitido até que o computador ao qual o pacote se destina seja encontrado. Neste computador, os dados são recebidos, mas o token segue em frente e retorna ao remetente.
Após o computador que enviou o pacote verificar se o pacote foi entregue ao destinatário, o token é liberado.

Desvantagem: g opção complicada e ineficaz, ou seja, Para . Cada computador deve ter um grande número comunicação portos

2) Topologia de malha - a topologia mesh básica de uma rede de computadores, na qual cada estação de trabalho da rede está conectada a várias outras estações de trabalho na mesma rede. Caracteriza-se por alta tolerância a falhas, complexidade de configuração e consumo excessivo de cabos. Cada computador tem muitas maneiras possíveis de se conectar a outros computadores. A ruptura do cabo não resultará na perda de conexão entre dois computadores.

Obtido de um totalmente conectado, removendo algumas conexões possíveis. Essa topologia permite a conexão de um grande número de computadores e é típica de grandes redes.

3) Ônibus comum,é um cabo comum (chamado barramento ou backbone) ao qual todas as estações de trabalho estão conectadas. Existem terminadores nas extremidades do cabo para evitar a reflexão do sinal.

Vantagens:

Imperfeições:

• Problemas de rede, como rompimentos de cabos e falhas de terminadores, bloqueiam completamente o funcionamento de toda a rede;
• Dificuldade na localização de falhas;
• À medida que novas estações de trabalho são adicionadas, o desempenho da rede diminui.

Uma topologia de barramento é uma topologia na qual todos os dispositivos LAN estão conectados a um meio de transmissão de dados de rede linear. Esse meio linear costuma ser chamado de canal, barramento ou traço. Cada dispositivo, como uma estação de trabalho ou servidor, é conectado independentemente a um cabo de barramento comum por meio de um conector especial. O cabo do barramento deve possuir um resistor de terminação, ou terminador, na extremidade, que absorve o sinal elétrico, evitando que ele seja refletido e se mova no sentido oposto ao longo do barramento.

4) Estrela - a topologia básica de uma rede de computadores na qual todos os computadores da rede estão conectados a um nó central (geralmente um switch), formando um segmento físico da rede. Tal segmento de rede pode funcionar separadamente ou como parte de uma topologia de rede complexa (geralmente uma “árvore”). Toda a troca de informações ocorre exclusivamente através do computador central, que desta forma fica sujeito a uma carga muito grande, não podendo fazer mais nada a não ser a rede. Via de regra, é o computador central o mais potente e é nele que estão atribuídas todas as funções de gerenciamento da bolsa. Em princípio, não são possíveis conflitos numa rede com topologia em estrela, porque a gestão é totalmente centralizada.

O método de acesso é implementado usando tecnologia Arcnet. Este método de acesso também utiliza um token para transmitir dados. O token é passado de computador para computador em ordem crescente de endereço. Como em uma topologia em anel, cada computador regenera um token.

Comparação com outras topologias.

Vantagens:

• a falha de uma estação de trabalho não afeta o funcionamento de toda a rede como um todo;
• boa escalabilidade de rede;
• fácil solução de problemas e quebras de rede;
• alto desempenho de rede (sujeito a projeto adequado);
• opções flexíveis de administração.

Imperfeições:

• a falha do hub central resultará na inoperabilidade da rede (ou segmento de rede) como um todo;
• estabelecer uma rede geralmente requer mais cabos do que a maioria das outras topologias;
• o número finito de estações de trabalho em uma rede (ou segmento de rede) é limitado pelo número de portas no hub central.

5) Anel - esta é a topologia , em que cada computador está conectado por linhas de comunicação a apenas dois outros: de um apenas recebe informações e para o outro apenas transmite. Em todas as linhas de comunicação, como no caso estrelas , apenas um transmissor e um receptor estão funcionando. Isso permite que você evite o uso externo terminadores.

O trabalho em uma rede em anel é que cada computador retransmite (renova) o sinal, ou seja, atua como um repetidor, portanto a atenuação do sinal em todo o anel não importa, apenas a atenuação entre computadores vizinhos do anel é importante. Neste caso, não existe um centro claramente definido; todos os computadores podem ser iguais; No entanto, muitas vezes é alocado no anel um assinante especial que gerencia ou controla a troca. É claro que a presença de tal assinante de controle reduz a confiabilidade da rede, pois sua falha paralisará imediatamente toda a central.

Os computadores em anel não são completamente iguais (ao contrário, por exemplo, de uma topologia de barramento). Alguns deles necessariamente recebem informações do computador que está transmitindo naquele momento mais cedo, enquanto outros - mais tarde. É nesta característica da topologia que se baseiam os métodos de controle de troca de rede, especialmente projetados para o “anel”. Nesses métodos, o direito à próxima transmissão (ou, como também dizem, ao controle da rede) passa sequencialmente para o próximo computador do círculo.

Conectar novos assinantes ao “anel” geralmente é completamente indolor, embora exija o desligamento obrigatório de toda a rede durante a conexão. Tal como no caso de uma topologia de barramento, o número máximo de assinantes num anel pode ser bastante grande (1000 ou mais). A topologia em anel costuma ser a mais resistente a sobrecargas, pois garante um funcionamento confiável com os maiores fluxos de informações transmitidas pela rede, pois, via de regra, não há conflitos (ao contrário de um barramento) e não há assinante central (ao contrário de um barramento); uma estrela) .

Em um anel, ao contrário de outras topologias (estrela, barramento), o método simultâneo de envio de dados não é utilizado, o computador da rede recebe os dados do anterior na lista de destinatários e os redireciona ainda mais se não forem endereçados a ele; . A lista de discussão é gerada por um computador, que é o gerador de tokens. O módulo de rede gera um sinal token (geralmente cerca de 2 a 10 bytes para evitar atenuação) e o transmite para o próximo sistema (às vezes em ordem crescente do endereço MAC). O próximo sistema, tendo recebido o sinal, não o analisa, mas simplesmente o transmite posteriormente. Este é o chamado ciclo zero.

O algoritmo operacional subsequente é o seguinte - o pacote de dados GRE transmitido do remetente ao destinatário começa a seguir o caminho traçado pelo marcador. O pacote é transmitido até chegar ao destinatário.

Comparação com outras topologias.

Vantagens:

• Fácil de instalar;
• Ausência quase total de equipamentos adicionais;
• Possibilidade de operação estável sem queda significativa na velocidade de transferência de dados sob forte carga de rede, pois o uso de marcador elimina a possibilidade de colisões.

Imperfeições:

• A falha de uma estação de trabalho e outros problemas (quebra de cabo) afetam o desempenho de toda a rede;
• Complexidade de configuração e configuração;
• Dificuldade na solução de problemas.
• A necessidade de ter duas placas de rede em cada estação de trabalho.

6) Cnezhinka ( Topologia hierárquica em estrela ou árvore) -topologia do tipo estrela, mas são utilizados vários concentrados, interligados hierarquicamente por conexões do tipo estrela.Uma topologia em floco de neve requer menos comprimento de cabo do que uma estrela, mas mais elementos.

Maioria comum forma de conexões tanto em redes locais quanto no site lyceum1.perm.ru

Poucas pessoas estão familiarizadas com o termo topologias de rede, mas o usuário médio de computador ainda conhece o conceito de rede local. Assim, topologias de rede são ferramentas que determinam o funcionamento das redes de computadores criadas, permitindo operar simultaneamente informações através de diversas máquinas.

Vamos dar uma olhada mais de perto no conceito de topologias de rede neste artigo, e também descobrir por que elas são necessárias, onde e como usá-las corretamente, que tipos dessas ferramentas existem, quais características positivas e negativas elas possuem.

Topologias de Rede - Introdução

As redes locais de computadores não podem funcionar sem dispositivos de rede especiais. Freqüentemente, mais de dois computadores estão envolvidos em uma rede, geralmente cinco, dez, vinte, existem redes que unem corporações inteiras. Eles estão conectados entre si por algum tipo de linha de comunicação. A interação das máquinas conectadas à rede pode ser diferente. É possível combinar vários dispositivos em um criando vários tipos de redes:

• anular;
• estrelado;
• pneu;
• hierárquico;
• arbitrário.

Entre os especialistas em TI, a criação dessas redes é chamada de topologias. Este é um kit de ferramentas físico aplicável à criação de redes locais. Além disso, também existem topologias lógicas.

As topologias físicas e lógicas operam de forma independente e não se sobrepõem. Se os físicos são responsáveis ​​​​pela geometria da rede, os lógicos estão envolvidos na redistribuição dos fluxos de dados entre os vários nós da rede criada e determinam o método mais eficaz de transferência de dados.

Ambas as topologias físicas e lógicas têm vantagens e desvantagens, portanto, nos tempos modernos, são usadas igualmente. A seguir consideraremos as principais características de cada tipo de topologia de rede e descobriremos qual é sua essência fundamental.

Características da topologia de barramento: princípio de funcionamento

Se um canal mono linear for usado na transmissão de dados eletrônicos de um computador para outro, isso significa que a topologia de barramento da rede está envolvida no trabalho. É nas extremidades do canal mono que são instalados os chamados terminadores especiais. Os computadores pessoais participantes da rede são conectados à rede comum por meio de um conector em forma de T em contato com um canal de linha mono comum.

Os dados eletrônicos chegam aos terminadores e chegam simultaneamente a todos os nós da rede, mas apenas o computador ao qual a mensagem se destina pode aceitar documentos eletrônicos para revisão. O principal sinal de transmissão é captado por cada máquina computacional envolvida na rede, portanto, o meio eletrônico de transmissão de dados é um componente comum da rede.

A topologia de barramento ganhou ampla popularidade com os recursos avançados da arquitetura Ethernet.

As principais vantagens da topologia de barramento são as seguintes:

• facilidade de configuração, configuração clara da rede criada;
• a rede não é interrompida se vários computadores nela incluídos falharem, o que significa que é resistente a todo tipo de problemas informáticos.

As principais desvantagens da tipologia de pneus são:

• o comprimento do cabo de rede a ser instalado é limitado e o número de equipamentos de informática incluídos na rede também é limitado;
• toda a rede depende da saúde do canal mono; se sofrer, toda a rede sofre, muitas vezes é muito difícil encontrar um ponto de falha em uma rede de barramento, especialmente quando todos os seus componentes estão isolados;

Características da topologia em estrela: princípio de funcionamento

Ao criar uma rede do tipo estrela, cada computador pessoal individual é conectado a um chamado hub ou concentrador. Devido a isso, é criada uma conexão paralela de todas as unidades de computador incluídas na rede. Esses componentes são os principais elos de conexão que permitem a comunicação entre os computadores incluídos na rede.

Esta rede também utiliza um campo de informação comum, ou seja, a informação é enviada para todos os nós de comunicação, mas só pode ser recebida por um trecho para o qual foi originalmente enviada.

As principais vantagens da rede estrela:

• fácil configuração e conexão de novos equipamentos de informática;
• assim como uma rede de barramento, é resistente a falhas nos computadores conectados à rede;
• permite o gerenciamento centralizado de todas as unidades conectadas.

As principais desvantagens da tipologia estrela:

• alto consumo de cabo de rede durante a instalação;
• O mau funcionamento de um hub ou concentrador leva à falha de toda a cadeia de transmissão eletrônica de dados.

Uma rede em estrela também pode ser baseada em um hub central. Refere-se a uma ferramenta inteligente que conecta determinadas unidades de computador incluídas na rede. O princípio de funcionamento saída-entrada permite não utilizar um campo de informação comum para todas as unidades, mas especificar a transferência de informações de um ponto a outro, terceiro, quarto... Acontece que cada computador, além de hubs, também está conectado a um hub central; se ocorrer uma falha na rede, toda a rede não será afetada. Em caso de avaria, o ponto de avaria desliga-se espontaneamente da rede, o que permite localizá-lo rapidamente e eliminar todos os defeitos de funcionamento.

A instalação de tal rede requer uma grande quantidade de cabos de rede, mas a eficiência de sua operação vale a pena.

A tipologia estrela também pode ser uma espécie de árvore, que é uma combinação de várias estrelas. Dependendo do entrelaçamento, o estado ativo, passivo ou verdadeiro da rede é diferenciado. Dependendo do estado, são utilizados hubs com concentradores ou computadores centrais para criar conexões entre unidades de computadores incluídas na rede.

Se você escolher um computador central, poderá criar uma rede verdadeiramente confiável e produtiva, mas não barata. Se você usar hubs com concentradores, custará várias vezes menos, mas o indicador de desempenho será significativamente menor.

Características da topologia em anel: princípio de funcionamento

A topologia em anel implica a conexão direta de todos os canais de rede em uma cadeia ininterrupta. Isso não significa que seja um círculo típico. A essência de uma rede em anel é que a saída de uma unidade de computador e a entrada de outra são usadas para transmitir dados eletrônicos. O movimento de informações ocorre em um fluxo. Se houver informação na saída e ela não for recebida na entrada, ela será devolvida à saída novamente com uma tentativa subsequente de chegar à entrada. Ou seja, a informação sempre se move pela mesma rota do remetente ao destinatário e vice-versa.

Um anel lógico tende a se fechar. A principal vantagem de uma rede em anel é que ela é muito fácil de configurar. Mas não é confiável contra avarias inesperadas. Se houver defeito no circuito, o anel de dados é interrompido. Na maioria das vezes, na prática, os especialistas em TI implementam projetos de tipologia de anel modificada.

Soluções combinadas para criação de redes locais de computadores

Para garantir a confiabilidade da rede, combinações de topologias básicas de rede são frequentemente utilizadas na prática. As mais comumente usadas são topologias star-bus ou star-ring. Qual é o resultado da combinação de várias ferramentas na construção de redes locais de computadores? A resposta aqui é clara - garantir a confiabilidade da rede, a resistência a quebras e a ausência de cumprimento obrigatório do princípio de transmissão de informações ao longo da cadeia, o que simplifica o trabalho quando ocorrem defeitos na rede.

Ao mesmo tempo, tanto o princípio de funcionamento da própria rede como o processo de sua instalação são simplificados.

Vamos resumir

Agora você conhece os principais tipos de topologias de rede. As opções apresentadas neste artigo são as mais típicas e utilizadas na instalação de modernas redes locais de computadores. Mas isso não significa que topologias mais avançadas não sejam utilizadas; estas são frequentemente desenvolvidas para objetos de serviço específicos, por exemplo, científicos ou militares; Mas para aplicações civis típicas, as topologias de rede discutidas aqui são suficientes.

As topologias existentes foram criadas há décadas, por isso faz sentido utilizá-las amplamente.

Sob topologia(layout, configuração, estrutura) de uma rede de computadores geralmente se refere à localização física dos computadores na rede em relação uns aos outros e à forma como eles estão conectados por linhas de comunicação. É importante notar que o conceito de topologia refere-se principalmente a redes locais, nas quais a estrutura das conexões pode ser facilmente rastreada. Nas redes globais, a estrutura das conexões costuma ficar oculta aos usuários e não é muito importante, pois cada sessão de comunicação pode ser realizada ao longo de seu próprio caminho.

A topologia determina os requisitos do equipamento, o tipo de cabo utilizado, os métodos permitidos e mais convenientes de gerenciamento da troca, a confiabilidade da operação e as possibilidades de expansão da rede. E embora raramente um usuário da rede tenha que escolher uma topologia, é necessário conhecer as características das principais topologias, suas vantagens e desvantagens.

Fatores que afetam o desempenho físico da rede e estão diretamente relacionados ao conceito de topologia:

1) Facilidade de manutenção de computadores (assinantes) conectado à rede. Em alguns casos, uma falha no assinante pode bloquear a operação de toda a rede. Às vezes, um mau funcionamento do assinante não afeta o funcionamento da rede como um todo e não impede que outros assinantes troquem informações.

2) Facilidade de manutenção do equipamento de rede, ou seja, equipamentos técnicos conectados diretamente à rede (adaptadores, transceptores, conectores, etc.). A falha do equipamento de rede de um assinante pode afetar toda a rede, mas pode interromper a comunicação com apenas um assinante.

3) Integridade do cabo de rede. Se um cabo de rede se romper (por exemplo, devido a impactos mecânicos), a troca de informações em toda a rede ou em uma de suas partes pode ser interrompida. Para cabos elétricos, um curto-circuito no cabo é igualmente crítico.

4) Limitação do comprimento do cabo, associado à atenuação do sinal que se propaga através dele. Como se sabe, em qualquer meio, quando um sinal se propaga, ele enfraquece (atenua). E quanto maior a distância que o sinal percorre, mais ele atenua (Fig. 1.8). É necessário garantir que o comprimento do cabo de rede não exceda o comprimento máximo Lpr, além do qual a atenuação se torna inaceitável (o assinante receptor não reconhece o sinal enfraquecido).

Arroz. 1.8. Atenuação do sinal ao propagar através de uma rede

Existem três topologias de rede básicas:

Barramento (barramento) - todos os computadores estão conectados em paralelo a uma linha de comunicação. As informações de cada computador são transmitidas simultaneamente para todos os outros computadores (Fig. 1.5).

Arroz. 1.5. Barramento de topologia de rede

Topologia de barramento(ou, como também é chamado, barramento comum) pela sua própria estrutura assume a identidade dos equipamentos de rede dos computadores, bem como a igualdade de todos os assinantes no acesso à rede. Os computadores do barramento só podem transmitir informações um por um, pois neste caso existe apenas uma linha de comunicação. Se vários computadores transmitirem informações simultaneamente, elas serão distorcidas como resultado de sobreposição (conflito, colisão). O barramento sempre implementa o chamado modo de troca half-duplex (em ambas as direções, mas alternadamente, e não simultaneamente).

Na topologia de barramento, não existe um assinante central claramente definido por onde todas as informações são transmitidas, o que aumenta sua confiabilidade (afinal, se a central falhar, todo o sistema por ela controlado deixa de funcionar). Adicionar novos assinantes ao barramento é bastante simples e geralmente é possível mesmo enquanto a rede está funcionando. Na maioria dos casos, o barramento requer uma quantidade mínima de cabos de conexão em comparação com outras topologias.

Como não existe um assinante central, a resolução de possíveis conflitos, neste caso, recai sobre o equipamento de rede de cada assinante individual. Nesse sentido, os equipamentos de rede na topologia de barramento são mais complexos do que em outras topologias. No entanto, devido ao uso generalizado de redes com topologia de barramento (principalmente a rede Ethernet mais popular), o custo do equipamento de rede não é muito alto.

Arroz. 1.9. Quebra de cabo em uma rede com topologia de barramento

Uma vantagem importante do barramento é que se algum dos computadores da rede falhar, as máquinas saudáveis ​​poderão continuar a comunicação normalmente.

Parece que se o cabo quebrar, você terá dois barramentos totalmente funcionais (Fig. 1.9). Porém, deve-se levar em consideração que devido às peculiaridades da propagação dos sinais elétricos ao longo de longas linhas de comunicação, é necessário prever a inclusão nas extremidades do barramento de dispositivos especiais de correspondência, terminadores, mostrados na Fig. 1,5 e 1,9 na forma de retângulos. Sem a inclusão de terminadores, o sinal é refletido no final da linha e fica distorcido de forma que a comunicação pela rede se torna impossível. Se o cabo estiver quebrado ou danificado, a coordenação da linha de comunicação será interrompida e a comunicação será interrompida mesmo entre os computadores que permanecerem conectados entre si. Um curto-circuito em qualquer ponto do cabo do barramento desativa toda a rede.

Uma falha no equipamento de rede de qualquer assinante no barramento pode derrubar toda a rede. Além disso, tal falha é bastante difícil de localizar, uma vez que todos os assinantes estão conectados em paralelo e é impossível entender qual deles falhou.

Ao passar por uma linha de comunicação de rede com topologia de barramento, os sinais de informação são enfraquecidos e não são restaurados de forma alguma, o que impõe restrições estritas ao comprimento total das linhas de comunicação. Além disso, cada assinante pode receber sinais de diferentes níveis da rede, dependendo da distância até o assinante transmissor. Isto impõe exigências adicionais aos nós receptores dos equipamentos de rede.

Se assumirmos que o sinal no cabo de rede é atenuado ao nível máximo permitido ao longo do comprimento Lpr, então o comprimento total do barramento não pode exceder o valor de Lpr. Nesse sentido, o barramento oferece o menor comprimento comparado a outras topologias básicas.

Para aumentar o comprimento de uma rede com topologia de barramento, são frequentemente utilizados vários segmentos (partes da rede, cada uma representando um barramento), interligados por meio de amplificadores especiais e restauradores de sinal - repetidores ou repetidores (Fig. 1.10 mostra a conexão de dois segmentos, o comprimento máximo da rede neste caso aumenta para 2 Lpr, pois cada um dos segmentos pode ter comprimento Lpr). No entanto, este aumento no comprimento da rede não pode continuar indefinidamente. As restrições de comprimento estão associadas à velocidade finita de propagação do sinal ao longo das linhas de comunicação.

Arroz. 1.10. Conectando segmentos de rede de barramento usando um repetidor

Estrela— um computador central está conectado a outros computadores periféricos, cada um deles usando uma linha de comunicação separada (Fig. 1.6). As informações de um computador periférico são transmitidas apenas para o computador central, e do computador central - para um ou mais periféricos.

Arroz. 1.6. Topologia de rede em estrela

Estrela- esta é a única topologia de rede com um centro claramente designado ao qual todos os outros assinantes estão conectados. A troca de informações ocorre exclusivamente através do computador central, que suporta uma carga pesada, portanto, via de regra, não pode fazer mais nada além da rede. É claro que o equipamento de rede do assinante central deve ser significativamente mais complexo do que o equipamento dos assinantes periféricos. Nesse caso, não há necessidade de falar em direitos iguais para todos os assinantes (como no ônibus). Normalmente o computador central é o mais poderoso; todas as funções de gerenciamento da troca são atribuídas a ele; Em princípio, não são possíveis conflitos numa rede com topologia em estrela, uma vez que a gestão é totalmente centralizada.

Se falamos da resistência da estrela às falhas do computador, então a falha de um computador periférico ou de seu equipamento de rede não afeta de forma alguma o funcionamento do resto da rede, mas qualquer falha do computador central torna a rede completamente inoperante. A este respeito, devem ser tomadas medidas especiais para aumentar a fiabilidade do computador central e do seu equipamento de rede.

Uma ruptura de cabo ou curto-circuito em uma topologia em estrela interrompe a comunicação com apenas um computador e todos os outros computadores podem continuar a funcionar normalmente.

Ao contrário de um ônibus, em uma estrela existem apenas dois assinantes em cada linha de comunicação: um central e um periférico. Na maioria das vezes, são utilizadas duas linhas de comunicação para conectá-los, cada uma delas transmitindo informações em uma direção, ou seja, em cada linha de comunicação existe apenas um receptor e um transmissor. Esta é a chamada transmissão ponto a ponto. Tudo isso simplifica significativamente o equipamento de rede em comparação com um barramento e elimina a necessidade de usar terminadores externos adicionais.

O problema de atenuação do sinal em uma linha de comunicação também é resolvido em estrela mais facilmente do que no caso de um barramento, pois cada receptor recebe sempre um sinal do mesmo nível. O comprimento máximo de uma rede com topologia em estrela pode ser o dobro do barramento (ou seja, 2 Lpr), pois cada um dos cabos que conectam a central a um assinante periférico pode ter comprimento de Lpr.

Uma séria desvantagem da topologia em estrela é a limitação estrita do número de assinantes. Normalmente, o assinante central não pode atender mais do que 8 a 16 assinantes periféricos. Dentro desses limites, conectar novos assinantes é bastante simples, mas além deles é simplesmente impossível. Numa estrela é possível conectar outro assinante central em vez de um periférico (o resultado é uma topologia de várias estrelas interligadas).

A estrela mostrada na Fig. 1.6, é chamada de estrela ativa ou verdadeira. Existe também uma topologia chamada estrela passiva, que é apenas superficialmente semelhante a uma estrela (Fig. 1.11). Atualmente, é muito mais difundido que uma estrela ativa. Basta dizer que ele é usado na rede Ethernet mais popular da atualidade.

No centro de uma rede com esta topologia não existe um computador, mas sim um dispositivo especial - um concentrador ou, como também é chamado, um hub, que desempenha a mesma função de um repetidor, ou seja, restaura os sinais de entrada e os encaminha para todas as outras linhas de comunicação.

Arroz. 1.11. Topologia em estrela passiva e seu circuito equivalente

Acontece que embora o layout do cabo seja semelhante a uma estrela verdadeira ou ativa, na verdade estamos falando de uma topologia de barramento, uma vez que as informações de cada computador são transmitidas simultaneamente para todos os outros computadores, e não há assinante central. É claro que uma estrela passiva é mais cara que um barramento normal, pois neste caso também é necessário um hub. No entanto, fornece uma série de recursos adicionais associados aos benefícios de uma estrela, em particular, simplifica a manutenção e o reparo da rede. É por isso que recentemente a estrela passiva está substituindo cada vez mais a estrela verdadeira, que é considerada uma topologia pouco promissora.

Também é possível distinguir um tipo intermediário de topologia entre uma estrela ativa e uma passiva. Nesse caso, o hub não apenas retransmite os sinais que chegam até ele, mas também controla a troca, mas não participa da troca (isso é feito na rede 100VG-AnyLAN).

A grande vantagem de uma estrela (ativa e passiva) é que todos os pontos de conexão são reunidos em um só lugar. Isto permite monitorar facilmente o funcionamento da rede, localizar falhas simplesmente desconectando determinados assinantes da central (o que é impossível, por exemplo, no caso de uma topologia de barramento), e também limitar o acesso de pessoas não autorizadas a pontos de conexão vitais. para a rede. No caso de uma estrela, um assinante periférico pode ser abordado por um cabo (que transmite em ambas as direções) ou dois (cada cabo transmite em uma das duas direções contrárias), sendo este último muito mais comum.

Uma desvantagem comum para todas as topologias em estrela (ativas e passivas) é o consumo de cabos significativamente maior do que outras topologias. Por exemplo, se os computadores estiverem localizados em uma linha (como na Fig. 1.5), ao escolher uma topologia em estrela, você precisará de várias vezes mais cabos do que ao escolher uma topologia de barramento. Isso afeta significativamente o custo da rede como um todo e complica significativamente a instalação dos cabos.

Anel— os computadores são conectados em série em um anel. A transmissão de informações no anel é sempre realizada em apenas uma direção. Cada computador transmite informações apenas para o computador seguinte na cadeia e recebe informações apenas do computador anterior na cadeia (Fig. 1.7).

Arroz. 1.7. Anel de topologia de rede

Anelé uma topologia em que cada computador está conectado por linhas de comunicação a dois outros: de um recebe informações e as transmite para o outro. Em cada linha de comunicação, como no caso de uma estrela, operam apenas um transmissor e um receptor (comunicação ponto a ponto). Isso permite evitar o uso de terminadores externos.

Uma característica importante do anel é que cada computador retransmite (restaura, amplifica) o sinal que chega até ele, ou seja, atua como um repetidor. A atenuação do sinal em todo o anel não importa, apenas a atenuação entre computadores vizinhos no anel é importante. Se o comprimento máximo do cabo, limitado pela atenuação, for Lpr, então o comprimento total do anel poderá atingir NLpr, onde N é o número de computadores no anel. O tamanho total da rede acabará sendo NLpr/2, já que o anel deverá ser dobrado ao meio. Na prática, o tamanho das redes em anel chega a dezenas de quilômetros (por exemplo, em uma rede FDDI). O anel é significativamente superior a qualquer outra topologia nesse aspecto.

Em uma topologia em anel, não existe um centro claramente definido; todos os computadores podem ser idênticos e ter direitos iguais; No entanto, muitas vezes é alocado no anel um assinante especial que gerencia ou controla a troca. É claro que a presença de tal assinante de controle único reduz a confiabilidade da rede, uma vez que sua falha paralisará imediatamente toda a central.

A rigor, os computadores em anel não são completamente iguais (ao contrário, por exemplo, de uma topologia de barramento). Afinal, um deles necessariamente recebe informações do computador que transmite no momento mais cedo, e os outros - mais tarde. É nesta característica da topologia que se baseiam os métodos de controle de troca de rede, projetados especificamente para o anel. Nesses métodos, o direito à próxima transmissão (ou, como também dizem, ao controle da rede) passa sequencialmente para o próximo computador do círculo. Conectar novos assinantes ao anel é bastante simples, embora exija o desligamento obrigatório de toda a rede durante a conexão.

Tal como acontece com um ônibus, o número máximo de assinantes em um anel pode ser bastante grande (até mil ou mais). A topologia em anel costuma apresentar alta resistência a sobrecargas, garante operação confiável com grandes fluxos de informações transmitidas pela rede, pois, via de regra, não há conflitos (ao contrário de um barramento), e também não há assinante central (ao contrário de uma estrela ), que pode ficar sobrecarregado com grandes fluxos de informação.

Arroz. 1.12. Rede de dois anéis

O sinal no anel passa sequencialmente por todos os computadores da rede, portanto a falha de pelo menos um deles (ou de seu equipamento de rede) atrapalha o funcionamento da rede como um todo. Esta é uma desvantagem significativa do anel.

Da mesma forma, uma ruptura ou curto-circuito em qualquer um dos cabos em anel impossibilita a operação de toda a rede. Das três topologias consideradas, o anel é o mais vulnerável a danos nos cabos, portanto, no caso da topologia em anel, normalmente é necessário instalar duas (ou mais) linhas de comunicação paralelas, uma das quais está de reserva.

Às vezes, uma rede com topologia em anel é baseada em duas linhas de comunicação em anel paralelas que transmitem informações em direções opostas (Fig. 1.12). O objetivo de tal solução é aumentar (idealmente, dobrar) a velocidade de transferência de informações pela rede. Além disso, se um dos cabos estiver danificado, a rede poderá funcionar com outro cabo (embora a velocidade máxima diminua).