Основные виды сетевых топологий

     Кольцевая топология

      Кольцевая топология, при которой станции связаны звеньями типа 
«точка—точка» в топологии замкнутой петли.

     При реализации сети типа физического кольца каждая станция подключается к кольцу с помощью активного интерфейса, называемого повторителям сигналов или кольцевым интерфейсом.

     В такой топологии терминаторы  не используются (их просто некуда подсоединять).

     Передаваемые  по кольцу данные проходят через регистры повторителя и задерживаются там на некоторое время.

     Станция подключаются к одному повторителю, включенному в однонаправленное кольцо, или к двум повторителям, связанным в два разнонаправленных  кольца.

     Из-за простоты реализации наибольшее распространение получили сети с одним кольцом.

     Каждое  сообщение имеет идентификатор (адрес) узла-получателя. 
Передаваемое из узла-источника сообщение проходит по кольцу до узла- потребителя, который опознает свой адрес в сообщении и либо принимает и поглощает сообщение, либо принимает и ретранслирует сообщение (добавив или не добавив соответствующую метку), которое перемещается по кольцу до узла- источника, где поглощается. Каждому из этих двух способов поглощения сообщения соответствует реализация в узлах и повторителях определенного протокола канального уровня. Наибольшее распространение нашло поглощение сообщения узлом-источником, поскольку это позволяет проконтролировать правильность передачи сообщения.

     При большой длине кольца, коротких сообщениях и (или) большой скорости передачи возможна одновременная передача по нему более чем одного сообщения, поскольку кольцо начинает работать как линия задержки с памятью.

     С точки зрения надежности самым «слабым» местом в кольцевых сетях являются повторители. Отказ повторителя может либо вывести из строя всю сеть, либо заблокировать доступ в сеть узла, подключенного к этому повторителю. Поэтому повторители обычно состоят из двух частей — основной, с электропитанием от узла, и интерфейсной, с электропитанием от автономного источника и построенной на релейной схеме. При отказе повторителя его интерфейсная часть быстро отключает отказавший повторитель и напрямую соединяет входной и выходной каналы.

     Благодаря активному интерфейсу станция имеет  возможность удалять знаки (символы) или сообщения, которые она получает из среды, а также производить запись на место знаков и сообщений, передаваемых по среде, когда они проходят через интерфейс.

     Активный  интерфейс со средой позволяет также  усиливать сигналы, которые проходят через него, вследствие чего значительно снижаются вносимые потери. Это имеет особо важное значение при подключении к оптоволоконной среде, поскольку пассивный интерфейс вносит ощутимые потери, что приводит к существенному ограничению числа станций, которые могут быть пассивно подключены к оптоволоконной шине без введения оптических усилителей.

     Пропускная  способность и задержка кольцевой  сети зависят от метода передачи сообщений, реализованного в повторителе. В  самом простом случае сообщения  полностью накапливаются в каждом повторителе для анализа адреса узла-получателя и лишь затем, при необходимости, передаются соседнему повторителю. Однако существуют методы передачи сообщений, позволяющие свести задержку в повторителе ко времени передачи одного бита сообщения. (в этом случае станции производят ретрансляцию сообщений с установкой или сбросом отдельных управляющих битов после того как получен и проанализирован адрес, а станция-контроллер сети принимает и анализирует все сообщение и выставляет новый маркер).

     Расширяемость кольцевой сети достаточно высокая. Для подключения нового узла необходимо присвоить ему идентификатор, отличный от идентификаторов других узлов  сети, и включить в состав кольца новый повторитель. Подключение  новых узлов с удлинением собственно кольцевой сети, как правило, трудоемкая операция. Поэтому сразу пытаются осуществить трассировку кабеля таким образом, чтобы он проходил через все те места, где может понадобиться подключать оконечные системы. Это усложняет трассировку кабелей перед развертыванием сети. Включение нового повторителя увеличивает задержку сети.

     Преимущества:

• все компьютеры имеют равный доступ;
• количество пользователей не существенно влияет на производительность.

     Недостатки:

• выход из строя компьютера может привести к отказу всей сети; кольцевые сети чувствительны к отказам типа разрыва КС;
• трудно локализовать неисправности; подключение нового пользователя или изменение конфигурации сети требует остановки работы всей сети.

     Древовидная топология

     Древовидная топология (иерархическая, вертикальная). В этой топологии узлы выполняют другие более интеллектуальные функции, чем в топологии 
«звезда».

     Сетевая иерархическая топология в настоящее  время является одной из самых  распространенных.

     ПО  для управления сетью является относительно простым, и эта топология обеспечивает точку концентрации для управления и диагностирования ошибок.

     В большинстве случаев сетью управляет  станция А на самом верхнем  уровне иерархии и распространение  трафика между станциями также  инициируется станцией А.

     Многие  фирмы реализуют распределенный подход к иерархической сети, при  котором в системе подчиненных  станций каждая станция обеспечивает непосредственное управление станциями, находящимися ниже в иерархии. Из станции B производится управление станциями C и D. Это уменьшает нагрузку на центральную станцию А.

     В то время как иерархическая топология  является привлекательной с точки  зрения простоты управления, она несет  в себе потенциально трудно разрешимые проблемы.

     Когда управление сетью (всем трафиком между станциями) производится из верхнего узла А. Это может создать не только «узкие места» (с точки зрения пропускной способности), но и проблемы надежности. В случае самого верхнего уровня функции сети нарушаются полностью, если только в качестве резерва не предусмотрен другой узел. Однако в прошлом иерархические топологии широко применялись, и многие годы будут находить применение. Они допускают постепенную эволюцию в направлении более сложной сети, поскольку могут сравнительно легко добавляться подчиненные станции.

     Ячеистая  топология

      Ячеистая топология (смешанная или многосвязная). Сеть с ячеистой топологией представляет собой, как правило, неполносвязанную сеть узлов коммутации сообщений (каналов, пакетов), к которым подсоединяются оконечные системы. Все КС являются выделенными двухточечными. 

     Такого  рода топология наиболее часто используются в крупномасштабных и региональных вычислительных сетях, но иногда они  применяются и в ЛВС.

     Привлекательность ячеистой топология заключается  в относительной устойчивости к перегрузкам и отказам. Благодаря множественности путей из станции в станцию трафик может быть направлен в обход отказавших или занятых узлов.

     Даже, несмотря на то, что данный подход отмечается сложностью и дороговизной (протоколы ячеистых сетей могут быть достаточно сложными с точки зрения логики, чтобы обеспечить эти характеристики), некоторые пользователи предпочитают ячеистые сети сетям других типов вследствие их высокой надежности. Надежность ячеистой сети обеспечивается таким соединением узлов коммутации каналами связи, чтобы между любой парой станций имелось, по меньшей мере, два пути передачи сообщений. Введение избыточных каналов между узлами коммутации, т.е. увеличение связности сети 
- стандартный способ повышения надежности.

     Возможности по наращиванию ячеистой сети определяются максимальным числом каналов ввода/вывода узла коммутации, предназначенных для подключения оконечных систем. Обычно это число не превышает четырех-восьми.

     Если  в определенном месте исчерпаны  возможности узла коммутации по 
подключению оконечных систем, то установка дополнительного узла коммутации позволяет подключить к сети новые оконечные системы.

     Показатели  скорости передачи сообщений по КС ячеистой сети и время задержки сообщения  в сети хуже, чем у сетей других типов.

Заключение

В настоящее  время, подавляющее большинство  современных сетей используют топологию "звезда" или гибридную топологию, представляющую собой объединение  нескольких "звезд" (например, топологию  типа "дерево"), и метод доступа  к среде передачи CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений).

Но все-таки необходимо отметить, что топология  все-таки не является основным фактором при выборе типа сети. Она лишь только является одним из пунктов выбора нужного типа сети. Гораздо важнее, например, знать уровень стандартизации сети, скорость обмена, количество абонентов, стоимость оборудования, выбранное программное обеспечение. Но, с другой стороны, некоторые сети позволяют использовать разные топологии на разных уровнях. Этот выбор уже целиком ложится на пользователя.

Список  использованной литературы

1. Андерсон К. Локальные сети. Полное руководство [Текст] / К. Андерсон, Минаси М - СПб.: КОРОНА принт, 1999. - 624 с.

2. Компьютерные  системы и сети [Текст]: учеб. Пособие/  В.П. Косарев [и др.] ; под ред.В.П. Косарева, Л.В. Еремина. - М.: Финансы и статистика, 1999. - 538 с.

3. Олифер, В. Г Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы [Текст] / В.  Г Олифер, Н.А. Олифер. - СПб.: Питер, 2001. - 429 с.

4. Топология  сети [Электронный источник]: Свободная энциклопедия Википедия. - Режим доступа: http://ru. wikipedia.org/wiki/Топология_сети