Топологии компьютерных сетей

Компьютерная сеть (англ. Computer NetWork, от net – сеть и work – работа) – совокупность компьютеров, соединенных с помощью каналов связи и средств коммутации в единую систему для обмена сообщениями и доступа пользователей к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети.

Топология как математическое понятие: Топология (от греч. topos – место и... логия), раздел математики, изучающий топологические свойства фигур, т. е. свойства, не изменяющиеся при любых деформациях, производимых без разрывов и склеиваний. Примерами топологических свойств фигур являются размерность, число кривых, ограничивающих данную область и т. д. Так, окружность, эллипс, контур квадрата имеют одни и те же топологические свойства, т. к. эти линии могут быть деформированы одна в другую описанным выше образом; в то же время кольцо и круг обладают различными топологическими свойствами: круг ограничен одним контуром, а кольцо – двумя.

Наиболее распространенные виды топологий сетей:

Линейная сеть или «шина». Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.

Подобная топология получила название «общаяшина» (англ. Bus). Линейная шина – самая простая топология. При использовании общей шины все устройства подключаются к одному кабелю, на концах которого расположены терминаторы. Терминатор – как заглушка на конце сети, устанавливается для предотвращения отражения сигнала в конце шины. Данные передаются в виде электрических импульсов всем компьютерам сети, а принимает только тот, чей адрес закоди­рован в передаче. Шина – широковещательный способ (данные передаются всем компьютерам). Производительность сети зависит от количества компьютеров. Шина – пассивная топология (компьютеры только слушают сигналы, но не регенерируют их). Таким образом, производительность принятия на конце сети будет ниже. Неработоспособность компьютера в такой топологии не влияет на работоспособность сети. Поломка общего кабеля или терминатора приводит к выходу из строя всей сети, к тому же нельзя без специальных приборов сразу определить место повреждения кабеля, что может повлечь относительно длительную неработоспособность всей сети. Необходимо, переключая терминатор, методом последовательных приближений искать это место. К плюсам, пожалуй, можно отнести только небольшую длину необходимого для прокладки сети кабеля.

Звездообразная сеть или «звезда» (Star). Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.

В сетевой топологии «звезда» используется сетевой концентратор (hub), к которому отдельным кабелем подключается каждая рабочая станция.

При выходе из строя одного из кабелей доступ к сети теряет только подключенный этим кабелем компьютер, а остальная часть сети продолжает работать. Правда, сам концентратор тоже может выйти из строя, но опыт показывает, что при использовании качественного концентратора это произойдет не скоро. Достоинствами подобной топологии являются: 1) централизованное подключение, а значит и контроль; 2) выход из строя одного компьютера не разрушает сеть. К недостаткам можно отнести: 1) очень большой расход кабеля; 2) выход из строя концентратора приводит к неработоспособности всей сети.

Кольцевая сеть или «кольцо» (Ring). Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви.

Передача сигналов в такой сети осуществляется всем компьютерам, пока он не достигнет адресата. Каждый компьютер, принимая сигнал, регенерирует его и отправляет далее по сети.

Таким образом, сигнал никогда не гаснет, поэтому такая топология является активной. Главным недостатком подобной топологии является то, что выход из строя одного компьютера приводит к выходу из строя всей сети. Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сет, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничений на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями. Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий.

Наряду с вышеописанными топологиями вычислительных сетей на практике применяется и комбинированная, например древовидная топология. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей (шина, кольцо, звезда). Основание дерева вычислительной сети (корень) располагается в точке, в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).

Комбинированная топология совмещает достоинства разных топологий и позволяет создавать более сложные сети, например:

1) Звезда – шина (Star – bus).

2) Звезда – кольцо (Star – Ring).