Topologie grilă. Topologii de rețea: caracteristici de bază. Conceptul și tipurile de rețele locale

Topologia unei rețele de calculatoare se referă la modul în care componentele sale individuale (calculatoare, servere, imprimante etc.) sunt conectate. Există trei topologii principale:

• topologie în stea;
• topologie de tip inel;
• topologie comună de tip magistrală.

Când se utilizează o topologie de genul stea informațiile dintre clienții rețelei sunt transmise printr-un singur nod central. Un server sau un dispozitiv special poate acționa ca un nod central - hub(Hub).

Avantajele acestei topologii sunt următoarele:

1. Performanță ridicată a rețelei, deoarece performanța generală a rețelei depinde doar de performanța nodului central.
2. Nu există nicio coliziune a datelor transmise, deoarece datele dintre stația de lucru și server sunt transmise pe un canal separat, fără a afecta alte computere.

Cu toate acestea, pe lângă avantaje, această topologie are și dezavantaje:

1. Fiabilitate scăzută, deoarece fiabilitatea întregii rețele este determinată de fiabilitatea nodului central. Dacă computerul central eșuează, întreaga rețea va înceta să funcționeze.
2. Costuri mari pentru conectarea computerelor, deoarece trebuie instalată o linie separată pentru fiecare nou abonat.

Cu o topologie ca inel toate calculatoarele sunt conectate la o linie închisă într-un inel. Semnalele sunt transmise de-a lungul inelului într-o singură direcție și trec prin fiecare computer.

Transmiterea informațiilor într-o astfel de rețea are loc după cum urmează. Un token (semnal special) este transmis secvenţial, de la un computer la altul, până când este primit de cel care trebuie să transfere datele. Odată ce computerul primește jetonul, creează ceea ce se numește un „pachet” în care plasează adresa și datele destinatarului, apoi trimite pachetul în jurul inelului. Datele trec prin fiecare computer până ajung la cel a cărui adresă se potrivește cu adresa destinatarului.

După aceasta, computerul de primire trimite sursei de informații confirmarea că datele au fost primite. După ce a primit confirmarea, computerul expeditor creează un nou token și îl returnează în rețea.

Avantajele topologiei inelare sunt următoarele:

1. Redirecționarea mesajelor este foarte eficientă deoarece... Puteți trimite mai multe mesaje unul după altul într-un apel. Aceste. un computer, după ce a trimis primul mesaj, poate trimite următorul mesaj după acesta, fără a aștepta ca primul să ajungă la destinatar.
2. Lungimea rețelei poate fi semnificativă. Aceste. calculatoarele se pot conecta între ele pe distanțe considerabile, fără a utiliza amplificatoare speciale de semnal.

Dezavantajele acestei topologii includ:

1. Fiabilitate redusă a rețelei, deoarece defecțiunea oricărui computer implică defecțiunea întregului sistem.
2. Pentru a conecta un client nou, trebuie să dezactivați rețeaua.
3. Cu un număr mare de clienți, viteza rețelei încetinește, deoarece toate informațiile trec prin fiecare computer, iar capacitățile acestora sunt limitate.
4. Performanța generală a rețelei este determinată de performanța celui mai lent computer.

Cu o topologie ca autobuz comun toți clienții sunt conectați la un canal comun de transmisie a datelor. În același timp, pot intra direct în contact cu orice computer din rețea.

Transmiterea informațiilor în această rețea are loc după cum urmează. Datele sub formă de semnale electrice sunt transmise către toate computerele din rețea. Cu toate acestea, informațiile sunt primite doar de computerul a cărui adresă se potrivește cu adresa destinatarului. Mai mult, în orice moment, un singur computer poate transmite date.

Avantajele topologiei comune de magistrală:

1. Toate informațiile sunt online și accesibile oricărui computer.
2. Stațiile de lucru pot fi conectate independent unele de altele. Aceste. Când un nou abonat se conectează, nu este nevoie să opriți transmiterea de informații în rețea.
3. Construirea de rețele bazate pe o topologie de magistrală comună este mai ieftină, deoarece nu există costuri pentru așezarea liniilor suplimentare atunci când conectați un client nou.
4. Rețeaua este foarte fiabilă deoarece Performanța rețelei nu depinde de performanța computerelor individuale.

Dezavantajele unei topologii comune de magistrală includ:

1. Viteză scăzută de transfer de date, deoarece toate informațiile circulă printr-un singur canal (autobuz).
2. Performanța rețelei depinde de numărul de computere conectate. Cu cât mai multe computere sunt conectate la rețea, cu atât mai lent este transferul de informații de la un computer la altul.
3. Rețelele construite pe această topologie sunt caracterizate de securitate scăzută, deoarece informațiile de pe fiecare computer pot fi accesate de pe orice alt computer.

Cel mai comun tip de topologie de rețea autobuz comun este o rețea standard Ethernet cu o viteză de transfer de informații de 10 - 100 Mbit/s.

Ne-am uitat la principalele topologii LAN. Cu toate acestea, în practică, atunci când se creează LAN-ul unei organizații, o combinație de mai multe topologii poate fi utilizată simultan. De exemplu, computerele dintr-un departament pot fi conectate în conformitate cu o schemă în stea, iar într-un alt departament folosind o schemă de magistrală comună, iar între aceste departamente este așezată o linie de comunicație.

Actualizat – 2017-02-16

Tipuri de topologie de rețele locale. Această întrebare poate părea neinteresantă și plictisitoare pentru unii, dar pentru dezvoltarea generală, cel puțin pe scurt, nu va strica. Poate undeva poți chiar să-ți arăți cunoștințele despre rețeaua locală și vor începe să te privească cu respect. Sau poate că viața ta va lua o întorsătură în așa fel încât va trebui chiar să faci față acestei probleme îndeaproape.

Este exact ceea ce mi s-a întâmplat - de ceea ce îmi era cel mai frică era cu ce trebuia să lucrez. Și s-a dovedit că toate temerile mele au fost doar din lipsă de cunoștințe, dar acum chiar îmi place foarte mult să lucrez la rețelele locale și să crimpez eu însumi cablurile. O sa scriu pe scurt si clar ca sa nu va plictisesc cu detalii care s-ar putea sa nu va fie de folos.

Puteți citi despre avantajele rețelelor locale în aceste articole:

Se numește diagrama de conexiune fizică a computerelor topologia rețelei .

Există trei tipuri principaletopologii de rețea. Tipuri de topologie de rețea- ce este? Ce tip de rețea să alegeți astfel încât să fie atât ieftin, cât și fiabil.

1. Topologie de rețea în inel . Cu acest tip de topologie de rețea, capetele cablurilor sunt conectate între ele, adică. formează un inel. Fiecare stație de lucru este conectată la două învecinate. Datele sunt transmise în cerc într-o direcție, iar fiecare stație joacă rolul unui repetor, care primește și răspunde la pachetele care îi sunt adresate și transmite alte pachete către următoarea stație de lucru.

Avantajul unei astfel de rețele este fiabilitatea sa destul de ridicată. Cu cât sunt mai multe computere în ring, cu atât rețeaua durează mai mult pentru a răspunde solicitărilor. Dar cel mai mare dezavantaj este că, dacă cel puțin un dispozitiv eșuează, întreaga rețea refuză să funcționeze. Și costul unei astfel de rețele este mare din cauza costului cablurilor, adaptoarelor de rețea și a altor echipamente.

2. Topologie de rețea liniară sau magistrală comună . Într-o topologie liniară, toate elementele de rețea sunt conectate unul după altul folosind un singur cablu.

Capetele segmentelor trebuie terminate cu rezistente speciale numite terminatoare .

La crearea unei astfel de rețele, nu se utilizează echipamente suplimentare - doar un cablu. Toate dispozitivele conectate dintr-o astfel de rețea „ascultă” și acceptă doar acele pachete de informații care sunt destinate doar lor, iar restul sunt ignorate.

Avantajele unei astfel de rețele sunt ușurința de organizare și costul redus. Dar un dezavantaj semnificativ este rezistența scăzută la deteriorare. Orice deteriorare a cablului implică defectarea întregii rețele. În plus, depanarea este foarte dificilă.

3. Topologie în stea este dominantă în rețelele locale moderne. Este cel mai funcțional și mai stabil. Fiecare computer din rețea este conectat la un dispozitiv special numit hub sau comutator. La crearea acestei topologii, fiecare dispozitiv obține acces la rețea independent unul de celălalt, iar dacă un cablu de conectare se rupe, doar unul dintre elementele rețelei nu mai funcționează, ceea ce simplifică foarte mult depanarea.

În plus, o astfel de rețea vă permite să conectați dispozitive noi fără probleme și modificări în conectarea dispozitivelor vechi. Puteți extinde și conecta mai multe rețele într-o singură rețea. Este suficient să conectați un cablu de la un comutator la altul.

Astfel de rețele sunt destul de flexibile, ușor de extins și relativ ieftine. Așa că ne-am uitat la tipuri de topologii de rețea. Data viitoare vă voi spune despre dispozitivele de rețea.

Acum puteți alege tipul de conexiune pentru computerele dvs. de acasă și puteți crea.

Topologia rețelei (din grecescul τόπος, - loc) - un mod de a descrie configurația rețelei, o diagramă a locației și conexiunii dispozitivelor de rețea.
(Wikiredia)

Topologie - aceasta este o diagramă a conectării computerelor sau nodurilor de rețea între ele prin canale de comunicare.
Topologia rețelei poate fi

• fizic - descrie locația reală și conexiunile dintre nodurile rețelei.
• logic - descrie fluxul de semnal în topologia fizică.
• informativ - descrie direcția fluxurilor de informații transmise prin rețea.
• managementul schimburilor este principiul transferului dreptului de utilizare a rețelei.

Există multe modalități de a conecta dispozitive de rețea. Se disting următoarele topologii:

• complet conectat
• celular
• autobuz comun
• stea
• inel
• fulg de nea

Să ne uităm la fiecare dintre ele mai detaliat.

1) Complet conectattopologie- o topologie de rețea de calculatoare în care fiecare stație de lucru este conectată la toate celelalte. Această opțiune este greoaie și ineficientă, în ciuda simplității sale logice. Pentru fiecare pereche trebuie alocată o linie independentă, fiecare computer trebuie să aibă atâtea porturi de comunicație câte computere sunt în rețea. Din aceste motive rețeaua

nu poate avea decât dimensiuni finale relativ mici. Cel mai adesea, această topologie este utilizată în sisteme multi-mașină sau rețele globale cu un număr mic de stații de lucru.

Tehnologia de acces în rețelele din această topologie este implementată prin metoda token passing. Un marker este un pachet echipat cu o secvență specială de biți (poate fi comparat cu un plic de scrisori). Este transmis secvenţial de-a lungul inelului de la computer la computer într-o singură direcţie. Fiecare nod transmite jetonul transmis. Computerul își poate transmite datele dacă primește un token gol. Tokenul cu pachetul este transmis până când este găsit computerul căruia îi este destinat pachetul. În acest computer, datele sunt primite, dar jetonul merge mai departe și revine la expeditor.
După ce computerul care a trimis pachetul verifică că pachetul a fost livrat destinatarului, simbolul este eliberat.

Dezavantaj: g opțiune greoaie și ineficientă, adică Pentru a . Fiecare computer ar trebui să aibă un număr mare comunicare porturi

2) Topologie mesh - topologia mesh de bază a unei rețele de calculatoare, în care fiecare stație de lucru din rețea este conectată la mai multe alte stații de lucru din aceeași rețea.

Se caracterizează prin toleranță ridicată la erori, complexitate a configurației și consum excesiv de cablu.

3) Fiecare computer are multe moduri posibile de conectare la alte computere. O întrerupere a cablului nu va duce la pierderea conexiunii între două computere. Obținut dintr-unul complet conectat prin eliminarea unor posibile conexiuni. Această topologie permite conectarea unui număr mare de computere și este tipică pentru rețelele mari.

Autobuz comun,

este un cablu comun (numit bus sau backbone) la care sunt conectate toate stațiile de lucru. Există terminatoare la capetele cablului pentru a preveni reflectarea semnalului.

• Avantaje:
• Defecte:
• Problemele de rețea, cum ar fi întreruperea cablului și defecțiunea terminatorului, blochează complet funcționarea întregii rețele;

O topologie de magistrală este o topologie în care toate dispozitivele LAN sunt conectate la un mediu liniar de transmisie a datelor de rețea. Acest mediu liniar este adesea numit canal, magistrală sau urmă. Fiecare dispozitiv, cum ar fi o stație de lucru sau un server, este conectat independent la un cablu de magistrală comun folosind un conector special. Cablul magistralei trebuie să aibă la capăt un rezistor de terminare, sau terminator, care absoarbe semnalul electric, împiedicându-l să fie reflectat și să se deplaseze în direcția opusă de-a lungul magistralei.

4) Steaua - topologia de bază a unei rețele de calculatoare în care toate calculatoarele din rețea sunt conectate la un nod central (de obicei un comutator), formând un segment fizic al rețelei. Un astfel de segment de rețea poate funcționa fie separat, fie ca parte a unei topologii de rețea complexe (de obicei, un „arboresc”). Tot schimbul de informații are loc exclusiv prin intermediul computerului central, care este supus unei sarcini foarte mari în acest fel, deci nu poate face altceva decât prin rețea. De regulă, computerul central este cel mai puternic și pe acesta sunt atribuite toate funcțiile pentru gestionarea schimbului. În principiu, nu sunt posibile conflicte într-o rețea cu topologie în stea, deoarece managementul este complet centralizat.

Metoda de acces este implementată folosind tehnologia Arcnet. Această metodă de acces folosește și un token pentru a transmite date. Tokenul este transmis de la computer la computer în ordine crescătoare a adresei. La fel ca într-o topologie inelă, fiecare computer regenerează un jeton.

Comparație cu alte topologii.

Autobuz comun,

• eșecul unei stații de lucru nu afectează funcționarea întregii rețele în ansamblu;
• scalabilitate bună a rețelei;
• depanare ușoară și întreruperi de rețea;
• performanță ridicată a rețelei (supusă proiectării adecvate);
• opțiuni flexibile de administrare.

este un cablu comun (numit bus sau backbone) la care sunt conectate toate stațiile de lucru. Există terminatoare la capetele cablului pentru a preveni reflectarea semnalului.

• defectarea hub-ului central va duce la inoperabilitatea rețelei (sau a segmentului de rețea) în ansamblu;
• instalarea unei rețele necesită adesea mai mult cablu decât majoritatea celorlalte topologii;
• numărul finit de stații de lucru dintr-o rețea (sau segment de rețea) este limitat de numărul de porturi din hub-ul central.

5) Inel - aceasta este topologia , în care fiecare calculator este conectat prin linii de comunicație doar la alte două: de la unul primește doar informații, iar la celălalt doar transmite. Pe fiecare linie de comunicare, ca în cazul stele , funcționează doar un emițător și un receptor. Acest lucru vă permite să evitați utilizarea externă terminatoare.

Lucrul într-o rețea de inel este ca fiecare computer să transmită (reînnoiască) semnalul, adică să acționeze ca un repetor, prin urmare atenuarea semnalului în întregul inel nu contează, doar atenuarea dintre calculatoarele vecine ale inelului este importantă. În acest caz, nu există un centru clar definit, toate computerele pot fi la fel. Cu toate acestea, destul de des în ring este alocat un abonat special care gestionează schimbul sau controlează schimbul. Este clar că prezența unui astfel de abonat de control reduce fiabilitatea rețelei, deoarece eșecul acesteia va paraliza imediat întregul schimb.

Calculatoarele dintr-un inel nu sunt complet egale (spre deosebire de, de exemplu, o topologie de magistrală).

Unii dintre ei primesc în mod necesar informații de la computerul care transmite în acest moment mai devreme, în timp ce alții - mai târziu. Pe această caracteristică a topologiei se bazează metodele de control al schimbului de rețea, special concepute pentru „inel”. În aceste metode, dreptul la următoarea transmisie (sau, după cum se spune, de a prelua rețeaua) trece secvenţial următorului computer din cerc.

Conectarea noilor abonați la „ring” este de obicei complet nedureroasă, deși necesită o oprire obligatorie a întregii rețele pe durata conexiunii. Ca și în cazul unei topologii de magistrală, numărul maxim de abonați într-un inel poate fi destul de mare (1000 sau mai mult). Topologia inelă este de obicei cea mai rezistentă la supraîncărcări ea asigură o funcționare fiabilă cu cele mai mari fluxuri de informații transmise prin rețea, deoarece, de regulă, nu există conflicte (spre deosebire de magistrală) și nu există un abonat central (spre deosebire de o stea).

Într-un inel, spre deosebire de alte topologii (stea, magistrală), nu se folosește o metodă concomitentă de trimitere a datelor, un computer din rețea primește date de la cel anterior din lista de destinatari și le redirecționează în continuare dacă nu îi este adresată; . Lista de corespondență este generată de un computer, care este generatorul de jetoane. Modulul de rețea generează un semnal simbol (de obicei aproximativ 2-10 octeți pentru a evita atenuarea) și îl transmite către următorul sistem (uneori în ordinea crescătoare a adresei MAC). Următorul sistem, după ce a primit semnalul, nu îl analizează, ci pur și simplu îl transmite mai departe. Acesta este așa-numitul ciclu zero.

Comparație cu alte topologii.

Autobuz comun,

• Algoritmul de operare ulterior este următorul - pachetul de date GRE transmis de expeditor către destinatar începe să urmeze calea trasată de marker.
• Absența aproape completă a echipamentelor suplimentare;
• Posibilitatea de funcționare stabilă fără o scădere semnificativă a vitezei de transfer de date în condiții de sarcină mare a rețelei, deoarece utilizarea unui marker elimină posibilitatea de coliziuni.

este un cablu comun (numit bus sau backbone) la care sunt conectate toate stațiile de lucru. Există terminatoare la capetele cablului pentru a preveni reflectarea semnalului.

• Eșecul unei stații de lucru și alte probleme (ruperea cablului) afectează performanța întregii rețele;
• Complexitatea configurarii si setarii;
• Dificultate la depanare.
• Necesitatea de a avea două plăci de rețea pe fiecare stație de lucru.

6) Cnezhinka ( Topologie ierarhică stea sau arbore) -topologie de tip stea, dar se folosesc mai multe concentrate, interconectate ierarhic prin conexiuni de tip stea.O topologie cu fulgi de zăpadă necesită mai puțină lungime a cablului decât o stea, dar mai multe elemente.

Cele mai multe comun mod de conexiuni atât în ​​rețelele locale, cât și pe site lyceum1.perm.ru

Puțini oameni sunt familiarizați cu termenul de topologii de rețea, dar utilizatorul mediu de computer încă mai are conceptul de rețea locală. Deci, topologiile de rețea sunt instrumente care determină funcționarea rețelelor de calculatoare create care vă permit să operați simultan informații prin mai multe mașini.

Să aruncăm o privire mai atentă asupra conceptului de topologii de rețea în acest articol și, de asemenea, să aflăm de ce sunt necesare, unde și cum să le folosim corect, ce tipuri de aceste instrumente există, cu ce caracteristici pozitive și negative sunt înzestrate.

Topologii de rețea - Introducere

Rețelele locale de calculatoare nu pot funcționa fără dispozitive speciale de rețea. Adesea mai mult de două computere sunt implicate într-o singură rețea, adesea cinci, zece, douăzeci, există rețele care unesc corporații întregi. Sunt conectate între ele printr-un fel de linie de comunicare. Interacțiunea mașinilor conectate la rețea poate fi diferită. Este posibil să combinați mai multe dispozitive într-unul singur prin crearea mai multor tipuri de rețele:

• inelar;
• înstelat;
• obosi;
• ierarhic;
• arbitrar.

Printre specialiștii IT, crearea unor astfel de rețele se numește topologii. Acesta este un set de instrumente fizic care este aplicabil pentru crearea de rețele locale. În plus, există și topologii logice.

Topologiile fizice și logice funcționează independent și nu se suprapun. Dacă cele fizice sunt responsabile de geometria rețelei, atunci cele logice sunt implicate în redistribuirea fluxurilor de date între diferite noduri ale rețelei create și determină cea mai eficientă metodă de transmitere a datelor.

Atât topologiile fizice, cât și cele logice au atât avantaje, cât și dezavantaje, așa că în timpurile moderne sunt folosite în mod egal. Mai jos vom lua în considerare principalele caracteristici ale fiecărui tip de topologie de rețea și vom afla care este esența lor fundamentală.

Caracteristicile topologiei magistralei: principiul de funcționare

Dacă se folosește un canal mono liniar la transmiterea datelor electronice de la un computer la altul, aceasta înseamnă că topologia magistralei rețelei este implicată în lucru. La capetele canalului mono sunt instalate așa-numitele terminatoare speciale. Calculatoarele personale care participă la rețea sunt conectate la rețeaua comună printr-un conector în formă de T în contact cu un canal mono linie comun.

Datele electronice ajung la terminatoare, iar acestea ajung simultan la toate nodurile rețelei, dar numai computerul căruia i-a fost destinat mesajul poate accepta documente electronice pentru revizuire. Semnalul de transmisie principal este captat de fiecare computer implicat în rețea, prin urmare, mediul electronic de transmisie a datelor este o componentă comună a rețelei.

Topologia magistralei a câștigat popularitate pe scară largă cu capabilitățile avansate ale arhitecturii Ethernet.

Principalele avantaje ale topologiei magistralei sunt următoarele:

• ușurință de configurare, configurație clară a rețelei create;
• reteaua nu este intrerupta in cazul in care mai multe calculatoare incluse in ea se defecteaza, ceea ce inseamna ca este rezistenta la tot felul de probleme informatice.

Principalele dezavantaje ale tipologiei anvelopelor sunt:

• lungimea cablului de rețea care urmează să fie așezat este limitată, iar numărul de echipamente informatice incluse în rețea este, de asemenea, limitat;
• intreaga retea depinde de sanatatea canalului mono daca are de suferit intreaga retea este deseori foarte dificil sa gasesti un punct de defectare intr-o retea de magistrala, mai ales cand toate componentele sale sunt izolate.

Caracteristicile topologiei în stea: principiul de funcționare

Când se creează o rețea de tip stea, fiecare computer personal este conectat la un așa-numit hub sau concentrator. Datorită acestui fapt, se creează o conexiune paralelă a tuturor unităților de computer incluse în rețea. Aceste componente sunt principalele legături de conectare care permit comunicarea între calculatoarele incluse în rețea.

Această rețea folosește, de asemenea, un câmp de informații comun, adică informațiile sunt trimise către toate nodurile de comunicație, dar pot fi primite doar de o secțiune pentru care a fost trimisă inițial.

Principalele avantaje ale rețelei stele:

• ușor de configurat și conectat echipamente informatice noi;
• la fel ca o rețea de autobuz, este rezistent la defecțiuni ale computerelor conectate la rețea;
• permite gestionarea centralizată a tuturor unităților conectate.

Principalele dezavantaje ale tipologiei stelei:

• consum mare de cablu de rețea în timpul instalării;
• Funcționarea defectuoasă a unui hub sau concentrator duce la o defecțiune a întregului lanț de transmisie electronică a datelor.

O rețea stea poate fi bazată și pe un hub central. Se referă la un instrument inteligent care conectează anumite unități de computer incluse în rețea. Principiul funcționării ieșire-intrare face posibilă să nu se folosească un câmp de informații comun pentru toate unitățile, ci să se precizeze transferul de informații dintr-un punct în altul, al treilea, al patrulea... Se dovedește că fiecare computer, pe lângă hub-uri, este, de asemenea, conectat la un hub central, dacă apare o defecțiune în cadrul rețelei, atunci întreaga rețea nu are de suferit. În cazul unei avarii, punctul de eroare se deconectează spontan de la rețea, ceea ce vă permite să îl găsiți rapid și să eliminați toate defectele de funcționare.

Instalarea unei astfel de rețele necesită o cantitate mare de cablu de rețea, dar eficiența funcționării acesteia merită.

Tipologia stelei poate fi și un fel de copac, care este o combinație de mai multe stele. În funcție de împletire, se distinge starea activă a rețelei, starea pasivă sau adevărată. În funcție de stare, fie hub-uri cu concentratoare, fie computere centrale sunt folosite pentru a crea conexiuni între unitățile computerizate incluse în rețea.

Dacă se alege un computer central, atunci puteți crea o rețea cu adevărat fiabilă și productivă, dar nu una ieftină. Dacă utilizați hub-uri cu concentratoare, va costa de câteva ori mai puțin, dar indicatorul de performanță va fi semnificativ mai mic.

Caracteristicile topologiei inelare: principiul de funcționare

Topologia inel implică conectarea directă a tuturor canalelor de rețea într-un lanț neîntrerupt. Asta nu înseamnă că este un cerc tipic. Esența unei rețele de inel este că ieșirea unei unități de computer și intrarea alteia sunt folosite pentru a transmite date electronice. Mișcarea informațiilor are loc într-un singur flux. Dacă există informații la ieșire și nu este primită la intrare, atunci este returnată din nou la ieșire cu o încercare ulterioară de a ajunge la intrare. Adică, informațiile se deplasează întotdeauna pe aceeași rută de la expeditor la destinatar și înapoi.

Un inel logic tinde să se închidă. Principalul avantaj al unei rețele de inel este că este foarte ușor de configurat. Dar nu este de încredere împotriva defecțiunilor neașteptate. Dacă există o defecțiune în circuit, inelul de date este întrerupt. Cel mai adesea, în practică, specialiștii IT implementează proiecte cu o tipologie de inel modificată.

Soluții combinate pentru crearea rețelelor locale de calculatoare

Pentru a asigura fiabilitatea rețelei, în practică sunt adesea folosite combinații de topologii de bază ale rețelei. Cele mai utilizate sunt topologiile stea-bus sau star-ring. Care este rezultatul combinării mai multor instrumente la realizarea rețelelor locale de calculatoare? Răspunsul aici este clar - asigurarea fiabilității rețelei, rezistența la defecțiuni și absența respectării obligatorii a principiului transmiterii informațiilor de-a lungul lanțului, ceea ce simplifică munca atunci când apar defecte în rețea.

În același timp, atât principiul de funcționare al rețelei în sine, cât și procesul de instalare a acesteia sunt simplificate.

Să rezumam

Acum cunoașteți principalele tipuri de topologii de rețea. Opțiunile prezentate în acest articol sunt cele mai tipice și utilizate la instalarea rețelelor moderne de calculatoare locale. Dar asta nu înseamnă că nu sunt folosite topologii mai avansate, acestea sunt adesea dezvoltate pentru obiecte de serviciu specifice, de exemplu, cele științifice sau militare. Dar pentru aplicațiile civile tipice, topologiile de rețea discutate aici sunt destul de suficiente.

Topologiile existente au fost create de zeci de ani, așa că este logic să le folosim pe scară largă.

Sub topologie(aspect, configurație, structură) a unei rețele de calculatoare se referă de obicei la locația fizică a calculatoarelor din rețea unul față de celălalt și la modul în care acestea sunt conectate prin linii de comunicație. Este important de menționat că conceptul de topologie se referă în primul rând la rețelele locale, în care structura conexiunilor poate fi urmărită cu ușurință. În rețelele globale, structura conexiunilor este de obicei ascunsă utilizatorilor și nu este foarte importantă, deoarece fiecare sesiune de comunicare poate fi efectuată pe propria cale.

Topologia determină cerințele pentru echipament, tipul de cablu utilizat, metodele permise și cele mai convenabile de gestionare a schimbului, fiabilitatea funcționării și posibilitățile de extindere a rețelei. Și deși un utilizator de rețea rareori trebuie să aleagă o topologie, este necesar să cunoască caracteristicile topologiilor principale, avantajele și dezavantajele acestora.

Factori care afectează performanța fizică a rețelei și direct legați de conceptul de topologie:

1) Capacitatea de funcționare a computerelor (abonați) conectat la rețea. În unele cazuri, o defecțiune a abonatului poate bloca funcționarea întregii rețele. Uneori, o defecțiune a abonaților nu afectează funcționarea rețelei în ansamblu și nu împiedică alți abonați să facă schimb de informații.

2) Capacitatea de funcționare a echipamentelor de rețea, adică echipamente tehnice conectate direct la rețea (adaptoare, transceiver, conectori etc.). Defecțiunea echipamentului de rețea al unui abonat poate afecta întreaga rețea, dar poate întrerupe comunicarea cu un singur abonat.

3) Integritatea cablului de rețea. Dacă un cablu de rețea se rupe (de exemplu, din cauza impacturilor mecanice), schimbul de informații în întreaga rețea sau într-una dintre părțile acesteia poate fi întrerupt. Pentru cablurile electrice, un scurtcircuit în cablu este la fel de critic.

4) Limitarea lungimii cablului, asociat cu atenuarea semnalului care se propagă prin acesta. După cum se știe, în orice mediu, atunci când un semnal se propagă, acesta slăbește (se atenuează). Și cu cât este mai mare distanța parcursă de semnal, cu atât mai mult se atenuează (Fig. 1.8). Este necesar să se asigure că lungimea cablului de rețea nu depășește lungimea maximă Lpr, dincolo de care atenuarea devine inacceptabilă (abonatul receptor nu recunoaște semnalul slăbit).

Orez. 1.8. Atenuarea semnalului la propagarea printr-o rețea

Există trei topologii de bază de rețea:

Bus (autobuz) - toate computerele sunt conectate în paralel la o linie de comunicație. Informațiile de la fiecare computer sunt transmise simultan către toate celelalte computere (Fig. 1.5).

Orez. 1.5. magistrală de topologie de rețea

Topologie magistrală(sau, cum se mai spune, o magistrală comună) prin însăși structura sa își asumă identitatea echipamentului de rețea al calculatoarelor, precum și egalitatea tuturor abonaților în accesarea rețelei. Calculatoarele de pe magistrală pot transmite informații doar unul câte unul, deoarece în acest caz există o singură linie de comunicație. Dacă mai multe computere transmit simultan informații, acestea vor fi distorsionate ca urmare a suprapunerii (conflict, coliziune). Autobuzul implementează întotdeauna așa-numitul mod de schimb semi-duplex (în ambele direcții, dar pe rând și nu simultan).

În topologia magistralei, nu există un abonat central clar definit prin care să fie transmisă toate informațiile, acest lucru îi crește fiabilitatea (la urma urmei, dacă centrul eșuează, întregul sistem controlat de acesta încetează să funcționeze). Adăugarea de noi abonați la magistrală este destul de simplă și este de obicei posibilă chiar și în timp ce rețeaua funcționează. În cele mai multe cazuri, magistrala necesită o cantitate minimă de cablu de conectare în comparație cu alte topologii.

Deoarece nu există un abonat central, rezolvarea eventualelor conflicte în acest caz revine echipamentelor de rețea ale fiecărui abonat individual. În acest sens, echipamentele de rețea din topologia magistralei sunt mai complexe decât în ​​alte topologii. Cu toate acestea, datorită utilizării pe scară largă a rețelelor cu topologie de magistrală (în primul rând cea mai populară rețea Ethernet), costul echipamentelor de rețea nu este prea mare.

Orez. 1.9. Rupere de cablu într-o rețea cu topologie magistrală

Un avantaj important al magistralei este că, dacă oricare dintre computerele din rețea eșuează, mașinile sănătoase vor putea continua comunicarea în mod normal.

S-ar părea că dacă cablul se rupe, obțineți două magistrale complet funcționale (Fig. 1.9). Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul că, datorită particularităților propagării semnalelor electrice de-a lungul liniilor lungi de comunicație, este necesar să se prevadă includerea la capetele magistralei a dispozitivelor speciale de potrivire, terminatoare, prezentate în Fig. 1,5 și 1,9 sub formă de dreptunghiuri. Fără includerea terminatorilor, semnalul este reflectat de la capătul liniei și este distorsionat, astfel încât comunicarea prin rețea devine imposibilă. Dacă cablul este rupt sau deteriorat, coordonarea liniei de comunicație este întreruptă, iar comunicarea se oprește chiar și între acele computere care rămân conectate între ele. Un scurtcircuit în orice punct al cablului de magistrală dezactivează întreaga rețea.

O defecțiune a echipamentului de rețea al oricărui abonat de pe magistrală poate distruge întreaga rețea. În plus, o astfel de eșec este destul de dificil de localizat, deoarece toți abonații sunt conectați în paralel și este imposibil de înțeles care dintre ei a eșuat.

La trecerea printr-o linie de comunicație de rețea cu topologie de magistrală, semnalele de informații sunt slăbite și nu sunt restaurate în niciun fel, ceea ce impune restricții stricte asupra lungimii totale a liniilor de comunicație. Mai mult, fiecare abonat poate primi semnale de diferite niveluri din rețea în funcție de distanța până la abonatul care transmite. Acest lucru impune cerințe suplimentare pentru nodurile de recepție ale echipamentelor de rețea.

Dacă presupunem că semnalul din cablul de rețea este atenuat la nivelul maxim admisibil pe lungimea Lpr, atunci lungimea totală a magistralei nu poate depăși valoarea Lpr. În acest sens, magistrala oferă cea mai scurtă lungime în comparație cu alte topologii de bază.

Pentru a mări lungimea unei rețele cu topologie de magistrală, se folosesc adesea mai multe segmente (părți ale rețelei, fiecare dintre ele reprezintă o magistrală), interconectate folosind amplificatoare speciale și restauratoare de semnal - repetoare sau repetoare (Fig. 1.10 arată conexiunea dintre două segmente, lungimea maximă a rețelei în acest caz crește la 2 Lpr, deoarece fiecare dintre segmente poate avea lungimea Lpr). Cu toate acestea, această creștere a lungimii rețelei nu poate continua la nesfârșit. Restricțiile de lungime sunt asociate cu viteza finită de propagare a semnalului de-a lungul liniilor de comunicație.

Orez. 1.10. Conectarea segmentelor de rețea de magistrală folosind un repetor

Stea— un computer central este conectat la alte computere periferice, iar fiecare dintre ele utilizează o linie de comunicație separată (Fig. 1.6). Informațiile de la un computer periferic sunt transmise numai către computerul central, iar de la computerul central - către unul sau mai multe periferice.

Orez. 1.6. Topologie de rețea în stea

Stea- aceasta este singura topologie de rețea cu un centru clar desemnat la care sunt conectați toți ceilalți abonați. Schimbul de informații are loc exclusiv prin intermediul computerului central, care suportă o sarcină mare, astfel încât, de regulă, nu poate face altceva decât rețeaua. Este clar că echipamentul de rețea al abonatului central trebuie să fie semnificativ mai complex decât echipamentul abonaților periferici. În acest caz, nu este nevoie să vorbim despre drepturi egale pentru toți abonații (ca într-un autobuz). De obicei, computerul central este cel mai puternic; În principiu, nu sunt posibile conflicte într-o rețea cu topologie în stea, deoarece managementul este complet centralizat.

Dacă vorbim despre rezistența vedetei la defecțiunile computerului, atunci defecțiunea unui computer periferic sau a echipamentului său de rețea nu afectează în niciun fel funcționarea restului rețelei, dar orice defecțiune a computerului central face rețeaua complet inoperabilă. În acest sens, trebuie luate măsuri speciale pentru creșterea fiabilității computerului central și a echipamentelor sale de rețea.

O întrerupere a cablului sau un scurtcircuit într-o topologie în stea întrerupe comunicarea cu un singur computer și toate celelalte computere pot continua să funcționeze normal.

Spre deosebire de un autobuz, într-o stea sunt doar doi abonați pe fiecare linie de comunicație: unul central și unul dintre cei periferici. Cel mai adesea, pentru a le conecta sunt folosite două linii de comunicație, fiecare transmite informații într-o singură direcție, adică pe fiecare linie de comunicație există doar un receptor și un transmițător. Aceasta este așa-numita transmisie punct la punct. Toate acestea simplifică semnificativ echipamentele de rețea în comparație cu o magistrală și elimină nevoia de a utiliza terminatoare suplimentare, externe.

Problema atenuării semnalului într-o linie de comunicație se rezolvă și la o stea mai ușor decât în ​​cazul unei magistrale, deoarece fiecare receptor primește întotdeauna un semnal de același nivel. Lungimea maximă a unei rețele cu topologie în stea poate fi de două ori mai mare decât într-o magistrală (adică 2 Lpr), deoarece fiecare dintre cablurile care leagă centrul cu un abonat periferic poate avea o lungime de Lpr.

Un dezavantaj serios al topologiei stea este limitarea strictă a numărului de abonați. De obicei, abonatul central poate deservi nu mai mult de 8-16 abonați periferici. În aceste limite, conectarea de noi abonați este destul de simplă, dar dincolo de ei este pur și simplu imposibil. Într-o stea, este posibil să se conecteze un alt abonat central în loc de unul periferic (rezultatul este o topologie a mai multor stele interconectate).

Steaua prezentată în fig. 1.6, se numește stea activă sau adevărată. Există și o topologie numită stea pasivă, care este doar superficial similară cu o stea (Fig. 1.11). În prezent, este mult mai răspândită decât o stea activă. Este suficient să spunem că este folosit în cea mai populară rețea Ethernet astăzi.

În centrul unei rețele cu această topologie nu există un computer, ci un dispozitiv special - un concentrator sau, așa cum se mai numește, un hub, care îndeplinește aceeași funcție ca un repetor, adică restabilește semnalele de intrare și le transmite tuturor celorlalte linii de comunicare.

Orez. 1.11. Topologia în stea pasivă și circuitul său echivalent

Se pare că, deși aspectul cablului este similar cu o stea adevărată sau activă, de fapt vorbim despre o topologie de magistrală, deoarece informațiile de la fiecare computer sunt transmise simultan către toate celelalte computere și nu există un abonat central. Desigur, o stea pasivă este mai scumpă decât un autobuz obișnuit, deoarece în acest caz este necesar și un hub. Cu toate acestea, oferă o serie de caracteristici suplimentare asociate cu beneficiile unei stele, în special, simplifică întreținerea și repararea rețelei. De aceea, recent, steaua pasivă înlocuiește din ce în ce mai mult steaua adevărată, care este considerată o topologie nepromițătoare.

De asemenea, este posibil să se distingă un tip intermediar de topologie între o stea activă și pasivă. În acest caz, hub-ul nu numai că transmite semnalele care sosesc la el, dar controlează și schimbul, dar nu participă el însuși la schimb (acest lucru se face în rețeaua 100VG-AnyLAN).

Marele avantaj al unei stele (atât activ, cât și pasiv) este că toate punctele de conectare sunt adunate într-un singur loc. Acest lucru vă permite să monitorizați cu ușurință funcționarea rețelei, să localizați defecțiuni prin simpla deconectare a anumitor abonați de la centru (ceea ce este imposibil, de exemplu, în cazul unei topologii de magistrală) și, de asemenea, să limitați accesul persoanelor neautorizate la punctele de conectare vitale. pentru retea. În cazul unei stele, un abonat periferic poate fi abordat fie de un cablu (care transmite în ambele sensuri), fie de două (fiecare cablu transmite în una din două direcții contrare), acesta din urmă fiind mult mai comun.

Un dezavantaj comun pentru toate topologiile stea (atât active, cât și pasive) este consumul de cablu semnificativ mai mare decât alte topologii. De exemplu, dacă calculatoarele sunt situate pe o linie (ca în Fig. 1.5), atunci când alegeți o topologie în stea, veți avea nevoie de câteva ori mai mult cablu decât atunci când alegeți o topologie magistrală. Acest lucru afectează semnificativ costul rețelei în ansamblu și complică semnificativ instalarea cablului.

Inel— calculatoarele sunt conectate în serie într-un inel. Transmiterea informațiilor în inel se realizează întotdeauna într-o singură direcție. Fiecare computer transmite informații doar unui singur computer din lanțul din spatele lui și primește informații numai de la computerul anterior din lanț (Fig. 1.7).

Orez. 1.7. Inel de topologie de rețea

Inel este o topologie în care fiecare computer este conectat prin linii de comunicație la alte două: de la unul primește informații și o transmite celuilalt. Pe fiecare linie de comunicație, ca și în cazul unei stele, funcționează doar un emițător și un receptor (comunicație punct la punct). Acest lucru vă permite să evitați utilizarea terminatoarelor externe.

O caracteristică importantă a inelului este că fiecare computer transmite (restaurează, amplifică) semnalul care vine la el, adică acționează ca un repetor. Atenuarea semnalului în întregul inel nu contează, contează doar atenuarea dintre calculatoarele vecine de pe inel. Dacă lungimea maximă a cablului, limitată de atenuare, este Lpr, atunci lungimea totală a inelului poate ajunge la NLpr, unde N este numărul de calculatoare din inel. Dimensiunea totală a rețelei va fi în cele din urmă NLpr/2, deoarece inelul va trebui să fie pliat în jumătate. În practică, dimensiunea rețelelor inelare ajunge la zeci de kilometri (de exemplu, într-o rețea FDDI). Inelul este semnificativ superior oricărei alte topologii în acest sens.

Nu există un centru clar desemnat într-o topologie în inel, toate computerele pot fi identice și pot avea drepturi egale. Cu toate acestea, destul de des este alocat în ring un abonat special care gestionează sau controlează schimbul. Este clar că prezența unui astfel de abonat unic de control reduce fiabilitatea rețelei, deoarece eșecul acesteia va paraliza imediat întregul schimb.

Strict vorbind, computerele dintr-un inel nu sunt complet egale (spre deosebire de, de exemplu, o topologie de magistrală). La urma urmei, unul dintre ei primește în mod necesar informații de la computerul care transmite în momentul de față, iar ceilalți - mai târziu. Pe această caracteristică a topologiei se bazează metodele de control al schimbului de rețea, concepute special pentru inel. În astfel de metode, dreptul la următoarea transmisie (sau, după cum se spune, de a prelua rețeaua) trece secvenţial următorului computer din cerc. Conectarea noilor abonați la inel este destul de simplă, deși necesită o închidere obligatorie a întregii rețele pe durata conexiunii.

Ca și în cazul unui autobuz, numărul maxim de abonați într-un inel poate fi destul de mare (până la o mie sau mai mult). Topologia inelului are de obicei o rezistență ridicată la supraîncărcări, asigură o funcționare fiabilă cu fluxuri mari de informații transmise prin rețea, deoarece, de regulă, nu există conflicte (spre deosebire de un autobuz) și nu există nici un abonat central (spre deosebire de o stea). ), care poate fi supraîncărcat cu fluxuri mari de informații.

Orez. 1.12. Rețea cu două inele

Semnalul din inel trece secvențial prin toate computerele din rețea, astfel încât defecțiunea a cel puțin unuia dintre ele (sau a echipamentului său de rețea) perturbă funcționarea rețelei în ansamblu. Acesta este un dezavantaj semnificativ al inelului.

De asemenea, o întrerupere sau un scurtcircuit în oricare dintre cablurile inelare face ca întreaga rețea să fie imposibil de operat. Dintre cele trei topologii luate în considerare, inelul este cel mai vulnerabil la deteriorarea cablului, prin urmare, în cazul topologiei inel, este de obicei necesară așezarea a două (sau mai multe) linii de comunicație paralele, dintre care una este în rezervă.

Uneori, o rețea cu topologie inelă se bazează pe două linii de comunicație în inel paralele care transmit informații în direcții opuse (Fig. 1.12). Scopul unei astfel de soluții este de a crește (ideal, dubla) viteza de transfer a informațiilor în rețea. În plus, dacă unul dintre cabluri este deteriorat, rețeaua poate funcționa cu un alt cablu (deși viteza maximă va scădea).