Главная страница Случайная лекция
Мы поможем в написании ваших работ!
Порталы:
БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика
Мы поможем в написании ваших работ!
Топологии вычислительных сетей
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!