Виды топологий локальных сетей (звезда, кольцо, шина)

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.

Способ, которым устройства соединяются для формирования сети, называется сетевой топологией. Вот некоторые из факторов, влияющих на выбор топологии сети:

• Стоимость — стоимость установки является очень важным фактором в общей стоимости установки инфраструктуры. Таким образом, длина кабеля, расстояние между узлами, расположение серверов и т. Д. Должны учитываться при проектировании сети.

• Гибкость — топология сети должна быть достаточно гибкой, чтобы можно было реконфигурировать настройки офиса, добавлять новые узлы и перемещать существующие узлы.

• Надежность — Сеть должна быть спроектирована таким образом, чтобы она имела минимальное время простоя. Отказ одного узла или сегмента кабелей не должен делать всю сеть бесполезной.

• Масштабируемость — топология сети должна быть масштабируемой, то есть она может приспосабливаться к нагрузке новых устройств и узлов без ощутимого снижения производительности.

• Простота установки. Сеть должна легко устанавливаться с точки зрения требований к оборудованию, программному обеспечению и техническому персоналу.

• Простота обслуживания — поиск и устранение неисправностей и обслуживание сети должны быть простыми.

Стоимость — стоимость установки является очень важным фактором в общей стоимости установки инфраструктуры. Таким образом, длина кабеля, расстояние между узлами, расположение серверов и т. Д. Должны учитываться при проектировании сети.

Гибкость — топология сети должна быть достаточно гибкой, чтобы можно было реконфигурировать настройки офиса, добавлять новые узлы и перемещать существующие узлы.

Надежность — Сеть должна быть спроектирована таким образом, чтобы она имела минимальное время простоя. Отказ одного узла или сегмента кабелей не должен делать всю сеть бесполезной.

Масштабируемость — топология сети должна быть масштабируемой, то есть она может приспосабливаться к нагрузке новых устройств и узлов без ощутимого снижения производительности.

Простота установки. Сеть должна легко устанавливаться с точки зрения требований к оборудованию, программному обеспечению и техническому персоналу.

Простота обслуживания — поиск и устранение неисправностей и обслуживание сети должны быть простыми.

Топология шины

Сеть передачи данных с топологией шины имеет линейный кабель передачи , обычно коаксиальный , к которому подключено множество сетевых устройств и рабочих станций по всей длине.Сервер находится на одном конце шины. Когда рабочая станция должна отправлять данные, она передает пакеты с адресом назначения в своем заголовке по шине.

Данные перемещаются в обоих направлениях вдоль автобуса. Когда терминал назначения видит данные, он копирует их на локальный диск.

Преимущества топологии шины

Это преимущества использования топологии шины —

• Простота установки и обслуживания
• Может быть легко продлен
• Очень надежный из-за единственной линии передачи

Недостатки топологии шины

Вот некоторые недостатки использования топологии шины —

• Поиск и устранение неисправностей затруднен, так как нет единой точки контроля
• Один неисправный узел может разрушить всю сеть
• Тупые клеммы не могут быть подключены к шине

Кольцевая топология

В кольцевой топологии каждый терминал соединен ровно с двумя узлами , что дает сети круглую форму. Данные перемещаются только в одном заранее определенном направлении.

Когда терминал должен отправить данные, он передает их соседнему узлу, который передает их следующему. Перед дальнейшей передачей данные могут быть усилены. Таким образом, данные перемещаются по сети и достигают узла назначения, который удаляет их из сети. Если данные достигают отправителя, они удаляют данные и отправляют их позже.

Преимущества кольцевой топологии

Вот преимущества использования кольцевой топологии —

• Небольшие сегменты кабеля необходимы для соединения двух узлов
• Идеально подходит для оптических волокон, поскольку данные перемещаются только в одном направлении
• Возможны очень высокие скорости передачи

Недостатки кольцевой топологии

Вот некоторые недостатки использования кольцевой топологии —

• Отказ одного узла обрушивает всю сеть

• Поиск и устранение неисправностей затруднен, так как многие узлы могут быть проверены, прежде чем будет выявлен неисправный

• Сложно удалить один или несколько узлов, оставив остальную сеть нетронутой

Отказ одного узла обрушивает всю сеть

Поиск и устранение неисправностей затруднен, так как многие узлы могут быть проверены, прежде чем будет выявлен неисправный

Сложно удалить один или несколько узлов, оставив остальную сеть нетронутой

Топология звезды

В звездной топологии сервер подключается к каждому узлу индивидуально. Сервер также называется центральным узлом. Любой обмен данными между двумя узлами должен осуществляться через сервер. Это наиболее популярная топология для информационных и голосовых сетей, поскольку центральный узел может обрабатывать данные, полученные от исходного узла, перед отправкой их на целевой узел.

Преимущества топологии звезды

Вот преимущества использования звездной топологии —

• Отказ одного узла не влияет на сеть

• Устранение неисправностей легко, так как неисправный узел может быть сразу обнаружен центральным узлом

• Протоколы простого доступа, необходимые в качестве одного из связывающих узлов, всегда являются центральным узлом

Отказ одного узла не влияет на сеть

Устранение неисправностей легко, так как неисправный узел может быть сразу обнаружен центральным узлом

Протоколы простого доступа, необходимые в качестве одного из связывающих узлов, всегда являются центральным узлом

Недостатки звездной топологии

Это недостатки использования топологии звезды —

• Длинные кабели могут потребоваться для подключения каждого узла к серверу

• Отказ центрального узла обрушивает всю сеть

Длинные кабели могут потребоваться для подключения каждого узла к серверу

Отказ центрального узла обрушивает всю сеть

Топология дерева

Древовидная топология имеет группу звездообразных сетей, соединенных с магистральным кабелем линейной шины. Он включает в себя функции как топологии звезды, так и шины. Топология дерева также называется иерархической топологией.

Преимущества топологии дерева

Вот некоторые из преимуществ использования топологии дерева —

• Существующая сеть может быть легко расширена

• Двухточечная проводка для отдельных сегментов облегчает установку и обслуживание

• Хорошо подходит для временных сетей

Существующая сеть может быть легко расширена

Двухточечная проводка для отдельных сегментов облегчает установку и обслуживание

Хорошо подходит для временных сетей

Недостатки древовидной топологии

Вот некоторые из недостатков использования топологии дерева —

Требуется техническая экспертиза для настройки и топологии проводного дерева

Отказ магистрального кабеля разрушает всю сеть

Небезопасная сеть

Обслуживание сложно для больших сетей

Используемые источники:

• https://vuzlit.ru/1031816/rasshirenie_shinnoy_topologii
• https://coderlessons.com/tutorials/akademicheskii/kommunikatsionnye-tekhnologii/setevye-topologii
• https://it.wikireading.ru/53560