Вопрос 3 топологии локальных вычислительных сетей

 

ЛВС соединяются по разным топологиям. Классическими считаются топологии «звезда», «кольцо» и «общая шина». Большинство других топологий являются производными от перечисленных.

Конфигурация соединения элементов в сеть (топология) во многом определяет такие важнейшие характеристики сети, как ее надежность, производительность, стоимость, защищенность и т.д.

1. Топология типа звезда (рис. 13.1).

Рисунок 13.1–Топология типа звезда

 

Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел (активный центр). Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Столкновений данных не возникает, затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда файловый сервер находится не в центре топологии. При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные связи: к новой рабочей станции необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Эта топология самая быстродействующая из существующих, так как передача данных между рабочими станциями проходит через файловый сервер по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Файловый сервер может реализовать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

2. Кольцевая топология (рис. 13.2).

Рис. 13.2–Кольцевая топология

 

В этой топологии рабочие станции связаны одна с другой последовательно. Последняя соединена с первой.

Прокладка кабелей от одной станции к другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географические рабочие станции расположены далеко от кольца.

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Пересылка сообщений с одной рабочей станции на другую является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять в дорогу по кабельной системе одно за другим. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть. Самым распространенным методом доступа в сетях этой топологии являются Token-Ring-. Метод доступа с передачей маркера.

Маркер – это пакет, снабженный специальной последовательностью бит. Он последовательно передается по кольцу от узла к узлу в одном направлении. Каждый узел ретранслирует передаваемый маркер. Если узел получил пустой маркер, он может передать свои данные. Маркер с пакетом передается, пока не обнаружится узел, которому предназначен пакет. В этом узле данные принимаются, но маркер не освобождается, а передается по кольцу дальше. Только вернувшись к отправителю, который может убедиться, что переданные им данные благополучно получены, маркер освобождается. Пустой маркер передается следующему узлу, который при наличии у него данных, готовых к передаче, заполняет его, передает по кольцу.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется (но неисправность быстро локализуется).

Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключение сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто.

3. Шинная топология (моноканальная рис. 13.3).

	Рабочая станция		Рабочая станция

Файловый сервер

 

	Рабочая станция		Рабочая станция
		Рабочая станция		Рабочая станция

 

Рис 13.3 – Шинная топология

По шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены, все рабочие станции могут непосредственно вступать в конфликт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

Самым распространенным методом доступа в сетях этой топологии является метод доступа с прослушиванием несущей частоты и обнаружением конфликтов. При этом методе доступа узел, прежде чем послать данные по коммуникационному каналу, прослушивает его, и только убедившись, что канал свободен, посылает пакет. Если канал занят, узел повторяет попытку передать пакет через случайный промежуток времени. Данные, переданные одним узлом сети, поступают во все узлы, но только узел, для которого предназначены эти данные, распознает и принимает их. Моноканальная топология обеспечивает эффективное использование пропускной способности канала, устойчивость к неисправности отдельных узлов, простоту реконфигурации и наращивания сети.

Одним из подходов к классификации топологий ЛВС является выделение двух основных классов топологий: широковещательных и последовательных.

В широковещательных конфигурациях каждый персональный компьютер передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными компьютерами. К таким конфигурациям относятся топологии «общая шина», «дерево», «звезда с пассивным центром». Сеть типа «звезда с пассивным центром» можно рассматривать как разновидность «дерева», имеющего корень с ответвлением к каждому подключенному устройству.

В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию одному компьютеру. Примерами последовательных конфигураций являются: произвольная (произвольной соединение компьютеров), иерархическая, «кольцо», «цепочка», «звезда с интеллектуальным центром», «снежинка».