Администрирование, компьютерная литература, книги по администрированию Linux и Windows.

Топология «шина»

Топология «шина» (или, как ее еще называют, «общая шина») самой своей структурой предполагает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать только по очереди, так как линия связи единственная. В противном случае передаваемая информация будет искажаться в результате наложения (конфликта, коллизии). Таким образом, в шине реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно).

В топологии «шина» отсутствует центральный абонент, через которого передается вся информация, что увеличивает ее надежность (ведь при отказе любого центра перестает функционировать вся управляемая этим центром система). Добавление новых абонентов в шину довольно просто и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании шины требуется минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другими топологиями. Правда, надо учесть, что к каждому компьютеру (кроме двух крайних) подходит два кабеля, что не всегда удобно.

Так как разрешение возможных конфликтов в данном случае ложится на сетевое оборудование каждого отдельного абонента, аппаратура сетевого адаптера при топологии «шина» получается сложнее, чем при других топологиях. Однако из-за широкого распространения сетей с топологией «шина» (Ethernet, Arcnet) стоимость сетевого оборудования получается не слишком высокой.

Шине не страшны отказы отдельных компьютеров, так как все остальные компьютеры сети могут нормально продолжать обмен. Может показаться, что шине не страшен и обрыв кабеля, поскольку в этом случае мы получим две вполне работоспособные шины. Однако из-за особенностей распространения электрических сигналов по длинным линиям связи необходимо предусматривать включение на концах шины специальных согласующих устройств – терминаторов, показанных на рис. 1.1 в виде прямоугольников.

Без включения терминаторов сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной. Так что при разрыве или повреждении кабеля (например, мышами, которые почему-то очень любят грызть кабели сети) нарушается согласование линии связи, и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались соединенными между собой. Подробнее о согласовании будет рассказано в специальном разделе книги. Короткое замыкание в любой точке кабеля шины выводит из строя всю сеть. Любой отказ сетевого оборудования в шине очень трудно локализовать, так как все адаптеры включены параллельно, и понять, какой из них вышел из строя, не так-то просто.

Рис. 1.4. Соединение сегментов сети типа «шина» с помощью репитера

При прохождении по линии связи сети с топологией «шина» информационные сигналы ослабляются и никак не восстанавливаются, что накладывает жесткие ограничения на суммарную длину линий связи, кроме того, каждый абонент может получать из сети сигналы разного уровня в зависимости от расстояния до передающего абонента. Это предъявляет дополнительные требования к приемным узлам сетевого оборудования. Для увеличения длины сети с топологией «шина» часто используют несколько сегментов (каждый из которых представляет собой шину), соединенных между собой с помощью специальных восстановителей сигналов – репитеров, или повторителей (на рис. 1.4 показано соединение двух сегментов).

Однако такое наращивание длины сети не может продолжаться бесконечно, так как существуют еще и ограничения, связанные с конечной скоростью распространения сигналов по линиям связи.

Увеличение участка, охватываемого сетью, вызывает необходимость ее расширения. В сети с топологией «шина» кабель обычно удлиняется двумя способами.

При первом можно воспользоваться баррел-коннектором (barrel connector (см. рис.3)).

Рис. 3. Баррел-коннектор.

Но злоупотреблять ими не стоит, так как сигнал при этом ослабевает. Лучше купить один длинный кабель, чем соединять несколько коротких отрезков. При большом количестве «стыковок» нередко происходит искажение сигнала.

Для соединения двух отрезков кабеля служит также репитер (repeater (см. рис.4)). В отличие от коннектора, он усиливает сигнал перед передачей его в следующий сегмент. Поэтому предпочтительнее использовать репитер, чем баррел-коннектор или даже один длинный кабель: сигналы на большие расстояния пойдут без искажений [9].

Рис.4. Репитер соединяет отрезки кабеля и усиливает сигнал.

Преимущества:

• · минимальная длина линий связи; легко расширяется;
• · высокая скорость обмена данными между пользователями (нет дополнительных задержек на прохождение сигналов через узлы, как это имеет место в кольцевой топологии);
• · шина пассивная топология. Это означает, что компьютеры только «прослушивают» передаваемые по сети данные, но не продвигают их от отправителя к получателю. Поэтому если один из компьютеров выходит из строя, это не сказывается на работе остальных;
• · в активных топологиях происходит регенерация сигналов в компьютерах и последующая их передача в сеть.

Недостатки:

• · низкая надежность (разрыв линий связи нарушает связь между станциями); при неисправности станции, проявляющейся в том, что станция начинает непрерывную передачу, сеть также становится неработоспособной;
• · трудность локализации отказов с точностью до отдельного компонента, подключенного к шине;
• · разрыв кабеля или отсоединение одного из концов приводит к прекращению функционирования сети (сеть «падает»);
• · если разделение каналов производится не по частоте, а по времени, то всегда имеется задержка между моментом появления данных для передачи и моментом времени, когда эти данные могут быть переданы. Причем эта задержка при большом количестве станций и длинных сообщениях может достигать значительных величин. В этом случае, для управления в реальном масштабе времени необходимо либо увеличивать скорость передачи данных, что может потребовать больших затрат, либо ограничивать длину пакетов, которыми обмениваются станции.

18.03.2020 | Категория: Основы

И так рассмотрим каждую из представленных топологий подробнее, чтобы выявить принцип их работы, достоинства и недостатки, а также сделать выбор топологии, относительно которой мы будет строить свою локальную сеть.

Топология ШИНА

В данной топологии все компьютеры подключаются к одному кабелю и на его концах должны быть расположены терминаторы. В этой сети компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов. Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу. Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть.

Данные, или электрические сигналы, распространяются по всей сети от одного конца кабеля к другому. Если не предпринимать никаких специальных действий, сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и не позволит другим компьютерам осуществлять передачу. Поэтому, после того как данные достигнут адресата, электрические сигналы необходимо погасить. Для этих целей и используются терминаторы которые поглощают эти сигналы.

Этот способ реализации отличает низкая скорость и надежность, поскольку при разрыве любой точки общей шины работоспособность всей сети нарушается. В современных стандартах построения сетей данный вид топологии исключен, как устаревший

Топология КОЛЬЦО

При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у кабеля просто не может быть свободного конца, к которому надо подключать терминатор. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер, т.е. каждый компьютер обменивается информацией только с двумя соседними. В отличие от пассивной топологии «шина», здесь каждый компьютер выступает в роли репитера, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру.

Один из принципов передачи данных в кольцевой сети носит название передачи маркера. Суть его такова. Маркер последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, который «хочет» передать данные. Передающий компьютер изменяет маркер, помещает электронный адрес в данные и посылает их по кольцу.

Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя, указанным в данных. После этого принимающий компьютер посылает передающему сообщение, где подтверждает факт приёма данных. Получим подтверждение, передающий компьютер создаёт новый маркер и возвращает его в сеть. На первый взгляд кажется, что передача маркера отнимает много времени, однако на самом деле маркер передвигается очень быстро, и в кольце диаметром 200 м маркер может циркулировать с частотой 10 000 оборотов в секунду.

Что касаемо достоинств, так как каждый компьютер восстанавливает сигнал, т.е. работает в качестве повторителя, то это позволяет увеличить размер сети до нескольких десятков километров.

Существенным недостатком является то, что, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.

Топология ЗВЕЗДА

Каждый компьютер подключен отдельным проводом к отдельному порту коммутирующего устройства, которое осуществляет управление передачей данных в сети. В сетях с топологией «звезда» подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованны.

Но есть и недостаток: так как все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля. К тому же, если коммутирующее устройство выйдет из строя, нарушится работа всей сети. А если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с коммутирующим устройством), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные компьютеры в сети это не повлияет.

Хотя сами по себе базовые топологии несложны, в реальности часто встречаются довольно сложные комбинации, объединяющие свойства нескольких топологий.

А для реализации нашей сети я выбираю топологию ЗВЕЗДА, так как она наиболее распространена и более надежная в отличии от других.

Да и не думаю, что вы столкнетесь с другими топологиями на практике. 99% офисных сетей реализованы через топологию ЗВЕЗДА

Используемые источники:

• http://samoychiteli.ru/document33110.html
• https://vuzlit.ru/1031816/rasshirenie_shinnoy_topologii
• https://it-skills.online/blog/osnovy/vidy-topologiy-lokalnyh-setey-zvezda-kolco-shina