Базовые сетевые топологии

Для взаимодействия компьютеров в сети их необходимо соединить и «научить общаться друг с другом». Средствами соединения компьютеров, серверов, хранилищ данных, принтеров и других компонентов сети служат сетевые кабели разных видов, телефонные и спутниковые каналы, возможны беспроводные соединения. Сетевые кабели подключаются к сетевым адаптерам. При организации компьютерной сети особо важным является выбор топологии.

• Топология - это способ физического соединения компьютеров в локальную сеть

Существует три основных топологии, применяемые при построении компьютерных сетей:

1. «Шина».

2. «Звезда».

3. «Кольцо».

«Шина». В этой топологии все компьютеры соединяются друг с другом одним кабелем (рис. 10.1). Данные передаются всем компьютерам, но обрабатывает их только компьютер-адресат. При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину связи между узлами, в таком случае сеть разбивают на сегменты.

Рис 10.1. Сеть с топологией «Шина»

Таблица 10.2. Преимущества и недостатки топологии «Шина»

Преимущества	Недостатки
Небольшое время установки сети.	Сеть трудно расширять.
Дешевизна и простота настройки.	С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.
Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети	Обрыв кабеля приводит к неисправности работу всей сети.

Проблемы, характерные для топологии «шина», привели к тому, что эти сети сейчас уже практически не ис­пользуются.

«Кольцо». В данной топологии каждый из компьютеров соединяется с двумя другими так, что­бы от одного он получал информацию, а второму — передавал ее. Последний компьютер под­ключается к первому, и кольцо замыкается (рис. 10.2). 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 перестает работать. Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, по сути, определяется только расстоянием между двумя рабочими станциями.

Рис. 10.2. Сеть с топологией «Кольцо».

Таблица 10.3. Преимущества и недостатки топологии «Кольцо»

Преимущества	Недостатки
Небольшое время установки сети.	Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети.
Практически полное отсутствие дополнительного оборудования.	Сложность поиска неисправностей.
Возможность устойчивой работы без значительного падения скорости передачи. агрузке сети,	Сложность конфигурирования и настройки.

У топологии «Кольцо» недостатки несколько перевешивают достоинства, в результате чего данная топология используются редко.

«Активная Звезда». Эта то­пология пришла из области больших ЭВМ, где головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных (Рис.10.3). В такой конфигурации центральный компьютер пол­ностью отвечает за управление информационным об­меном между всеми участниками сети. Нагрузка на него очень велика, поэтому он занимается только обслуживанием сети. Выход центрального компьютера из строя приводит к отказу всей сети. Сбой периферийного компьютера или обрыв связи с ним на работе осталь­ной сети не сказывается.

Рис. 10.3. Топология «Активная Звезда»

Топология «Активная звезда» встречается довольно редко. Более распространенной тополо­гией сегодня является похожий вариант — «звезда-шина», или «пассивная звезда» (рис. 10.4). В данной топологии периферийные компьютеры подключаются не к цен­тральному компьютеру, а к пассивному концентратору, или хабу. Хаб в отличие от цент­рального компьютера, никак не отвечает за управ­ление обменом данными, а восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их всем осталь­ным подключенным к нему компьютерам и устройст­вам. Именно поэтому данная топология, хотя физиче­ски и выглядит как «звезда», логически является топологией «шина». Несмотря на больший расход кабеля, характер­ный для сетей типа «звезда», данная топология имеет существенные преимущества перед остальными, что и повлияло на ее широкое применение в современных сетях.

Рис. 10.4. Топология «Звезда-шина»

Таблица 10.4. Преимущества и недостатки топологии «Звезда-шина»

Преимущества	Недостатки
Выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом.	Выход из строя концентратора приводит к неработоспособности сеть в целом.
Высокая производительность сети.	Число рабочих станций ограничено количеством портов в концентраторе.
Подключение к центральному концентратору и отключение компьютеров от него никак не отражается на работе остальной сети.	Для прокладки сети требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий.
Легкость при обслуживании и устранении проблем.

Если топология является комбинацией нескольких базовых топологий, то она называется гибридной.

Примером гибридной топологии может служить «Дерево», являющееся объединением нескольких «звезд». Следует отметить, что топология «дерево» является наиболее популярной на сегодняшний день.