Студопедия

Главная страница Случайная лекция


Мы поможем в написании ваших работ!

Порталы:

БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика



Мы поможем в написании ваших работ!




Топологии вычислительных сетей

Читайте также:
  1. АРХИТЕКТУРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
  2. Взаимодействие существующих сетей с NGN
  3. Виды геодезических опорных сетей
  4. Виды и анализ электрических сетей
  5. Виды сетей
  6. Гидравлический расчет газовых сетей
  7. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
  8. Классификация сетей по способу коммутации данных
  9. Краткая история эволюции вычислительных систем
  10. ММ-2. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ АНАЛИЗА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ И ОЦЕНКИ ПОГРЕШНОСТЕЙ РЕШЕНИЙ

Специфика сети оказывает значительное влияние на ее топологию.
Топология сети (физическая) определяет расположение и взаимные физические связи узлов сети.

Существует 3 базовые топологии локальных сетей:

> топология «общая шина», или «шина»;

> топология «кольцо»;

> топология «звезда».

2.3.1. Топология «шина»

Топология «шина» (bus) - локальная сеть (рис. 7), в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий ка­нал (общая шина) и данные, передаваемые любой станцией, одновремен­но становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных (последнее свойство называют широко­вещательностью).

В локальных вычислительных сетях с шинной топологией усиление сигналов не применяется (пассивная топология), поэтому в зависимости от типа сетевого кабеля длина одного сегмента сети составляет от 100 до 500 м. Для объединения в сеть вычислительных машин, расположен­ных на больших расстояниях, необходимо использовать сетевые усили­тели сигналов - репитеры.

Поскольку шинная топология пассивная, то выход из строя одного узла (вычислительной машины) не окажет влияния на работу сети в це­лом. Нарушение работы сети может быть связано с повреждением обще­го канала связи.

При передаче сигнала одним узлом он распространяется по сетевому кабелю от одного конца к другому; соответственно, достигнув конца ка­беля, отражается и распространяется в обратном направлении. Для ис­ключения этого эффекта а сетях с шинной топологией на концах селевого кабеля устанавливаются поглощающие заглушки, часто называемые тер­минаторами.

Достоинства сетей с топологией «шина» заключаются в низкой стои­мости и простоте монтажа (для монтажа сети необходимы только сетевые карты, разъемы и сетевой кабель). Недостатком данной топологии явля­ется то, что при обрыве общего канала (шины) нарушится связь между всеми узлами данного сегмента сети. Топология «шина» используется, как правило, для одноранговых вычислительных сетей.

 
 

2.3.2. Топология «кольцо»

Топология «кольцо» (ring) - локальная сеть (рис. 8), в которой все узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу под­ходят только две линии), которая всегда замкнута. Из-за этого сигналы в сети всегда передаются в одном направлении.

В отличие от топологии «шина» топология «кольцо» является актив­ной топологией, т. е. каждый узел принимает сигналы, циркулирующие в сети, анализирует адрес и, если сообщение предназначено другому уз­лу, передает сигнал дальше по кольцу. Эта особенность кольцевой топо­логии позволяет создавать локальные сети с узлами, расположенными на больших расстояниях. Вместе с тем активный характер топологии имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что выход из строя одного узла нарушает работу всей сети.

Каждый узел в сети с топологией «кольцо» содержит две сетевые карты, что соответственно увеличивает стоимость сети.

 
 

2.3.3. Топология «звезда»

 

 
 

Топология «звезда» (star) - локальная сеть (рис. 9), в которой все уз­лы подключены к одному устройству - концентратору (HUB). Локальные сети с топологией «звезда» наиболее надежные, поскольку каждый узел имеет выделенный канал, при этом выход из строя рабочей станции не влияет на работу сети. Работа сети нарушается при неисправности центрального узла - концентратора. Топология «звезда» лучше всего подходит для реализации локальной сети на основе сервера, В этом слу­чае сервер также подключается к концентратору, причем в силу особен­ностей данной топологии все узлы могут одновременно передавать и принимать информацию. Скорость обработки запросов пользователей в основном определяется возможностями сервера.

Основным недостатком топологии «звезда» является высокая стои­мость из-за наличия концентратора и большей длины сетевого кабеля.

2.3.4. Смешанные и логические топологии

Крассмотренным базовым топологиям относятся 99 % всех локальных сетей. Наиболее распространенные сети Ethernet применяют как то­пологию «шина», так и топологию «звезда». Сети Token Ring и FDDI используют топологию «кольцо».

В современных сетевых технологиях известны и применяются другие топологии. В первую очередь следует отметить смешанные топологии, образованные из комбинаций трех базовых топологий.

 
 

Например, комбинированная топология «звезда-шина» (star-bus) представляет собой локальную вычислительную сеть, в которой несколь­ко групп узлов объединяются концентраторами по топологии «звезда», а далее эти сегменты через концентраторы последовательно соединяются друг с другом, образуя топологию «шина» (рис. 10).

 

В тех случаях, когда необходимо обеспечить максимальную надеж­ность сети, может быть реализована локальная вычислительная сеть с полносвязной топологией, т. е. когда каждый узел имеет выделенный канал для обмена данными напрямую с каждым узлом сети (рис. 11). При такой топологии сети каждый узел должен включать K-I сетевых карт (интерфейсов), где К соответствует числу узлов сети. Вполне очевидно, что высокая надежность сети сопровождается увеличением расходов на ее создание.

В современных вычислительных сетях широко используется понятие логическая топология. Логическая топология в отличие от физической топологии определяет не физическое подключение узлов, а движение по­токов данных в сети.

В топологии логическая «шина» данные одновременно доступны для всех узлов, подключенных к одному сегменту. Реальное считывание производит только тот узел, которому адресован данный пакет. Такая то­пология реализуется на базе физической топологии «шина» или «звезда».

В топологии логическое «кольцо» данные передаются последова­тельно от узла к узлу. Каждыйузел принимает пакеты только от преды­дущего и посылает только последующему узлу по кольцу, при этом узел транслирует все пакеты и обрабатывает только те, которые адресованы ему.

 
 

Топология логическое «кольцо» реализуется на физических топологиях «кольцо» или «звезда» с внутренним кольцом в концентраторе, как показано на рис. 12.

В целом выбор топологии вычислительной сети существенно сказы­вается на ее стоимости и рабочих характеристиках. Поэтому выбор топо­логии является одним из первых и главных этапов проектирования вы­числительной сети, учитывающим характер решаемых задач, количество узлов проектируемой сети, их территориальное расположение, финансо­вые затраты, возможность расширения сети и др.

 
 

В табл. 1 приведена краткая характеристика базовых топологий вычислительных сетей.

Таблица 1. Характеристика базовых топологий вычислительных сетей

 

Топология Преимущества Недостатки
Шина Простота монтажа и надежность. Возможность расширения без нарушения работы сети. Экономный расход сетевого кабеля и общая низкая стоимость Низкая пропускная способность при большом количестве узлов и увеличении сетевого трафика. Нарушение работы при дефектах центрального канала
Кольцо Возможность создания сетей на больших расстояниях. Все узлы имеют равный доступ к среде передачи данных Нарушение работы одного узла блокирует работу сети. Высокая стоимость, необходимость установки на одном узле двух сетевых интерфейсов. Расши­рение сети сопровождается ее ременной остановкой
Звезда Неисправность узла не влияет на работоспособность сети. Высокая надежность Легкость модификации и расширения. Возможность централизованного контроля и управления   Выход из строя центрального узла выводит из строя всю сеть. Увеличение затрат, связанных с расходом сетевого кабеля и установкой концентратора


2.4. Методы доступа к физической среде передачи данных

Базовые топологии, применяемые для построения вычислительных сетей, предполагают совместное использование узлами сети среды пере­дачи данных. Типичная среда передачи данных в вычислительных се­тях - сетевой кабель. К нему через соответствующие разъемы (коннекто­ры) подключаются узлы и, возможно, общее периферийное оборудова­ние. Поскольку среда передачи данных общая, а запросы на сетевые обмены у узлов появляются асинхронно, то возникает проблема разделе­ния общей среды между многими узлами или, другими словами, пробле­ма обеспечения доступа к среде передачи данных (под доступом к среде передачи данных понимается взаимодействие узла сети со средой передачи данных для обмена данными с другими станциями. Управление доступом к среде - это установление последовательности, в которой узлы получают доступ к среде передачи данных). Например, при топо­логии «шина» все узлы используют один центральный канал передачи данных. В этой связи возникает задача о задании метода доступа к среде передачи данных, т. е. должно быть определено, какой узел в какой мо­мент времени будет передавать данные.

В современных вычислительных сетях наиболее распространенными являются два метода доступа к среде передачи данных:

  • недетерминированный - метод множественного доступа с контро­лем несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/СD – carrier sensitive multiple access with collision detection);
  • детерминированный — метод маркерного доступа,

<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Классификация сетей по способу коммутации данных | Метод маркерного доступа

Дата добавления: 2014-09-29; просмотров: 843; Нарушение авторских прав




Мы поможем в написании ваших работ!
lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.003 сек.