Контрольная работа по дисциплине "Компьютерные сети"

Федеральное агентство по образованию 

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский  государственный 

инженерно-экономический  университет»  

Кафедра вычислительных систем и программирования 
 

Контрольная работа по дисциплине

КОМПЬЮТЕРНЫЕ  СЕТИ 

Контрольная работа 1

Тема: Топология  сети 

Выполнил: Малиновская Ирина  Васильевна

студент____5_____ курса  5 л. 10 мес. спец._080502/8_

(срок  обучения)

группа__7/5061___ № зачет. книжки___бе 024/09___

Подпись:______________________________________ 
 

Преподаватель:________________________________

Должность:_____________________________________

уч. степень, уч. звание

Оценка:_________________ Дата:__________________

Подпись:_______________________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2011

 

    

Определение

    Топология^* (конфигурация, структура компоновки) компьютерной сети – физическое расположение компьютеров сети относительно друг друга и способ соединения их линиями связи.

    Помимо  определения способа физического  соединения рабочих станций в  сети, топология сети определяет также:

• требования к оборудованию;
• тип используемого кабеля;
• возможные и наиболее удобные методы управления обменом;
• надежность работы;
• возможности расширения сети. 

 

    Базовыми топологиями ^**сети являются:

• шина (bus) – подключение компьютеров вдоль одного сегмента сети (кабеля);
• звезда (star) – подключение компьютеров к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или концентратора;
• кольцо (ring) - кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут в кольцо;
• ячеистая (cellular) – подключение компьютеров попарно.

 

    Не  смотря на то, что базовые топологии просты в своей организации, в действительности наиболее часто встречаются довольно сложные их комбинации, объединяющие свойства нескольких топологий. Это связано с тем, что все базовые топологии ориентированы на небольшое количество абонентов сети, а сети, используемые в современной жизни намного сложней и имеют большое количество пользователей.

    Базовые топологии

    Шинная  топология

Построение  шинной топологии

    Физическая  топология шина, именуемая также  линейной шиной, состоит из единственного  кабеля, к которому присоединены все  компьютеры сегмента. Сообщения посылаются по линии всем подключенным станциям вне зависимости от того, кто является получателем. Каждый компьютер проверяет  каждый пакет в проводе, чтобы  определить получателя пакета.

    Шинная  топология (моноканальная, «шина») – это топология, при которой все компьютеры параллельно подключены к одной линии связи и информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам. Топологию «шина» часто называют «линейной шиной» (linear bus). Такая топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. Простота топологии заключается в том, что ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены с помощью интерфейсного кабеля все компьютеры сети.

    Рис. 1 Классическая организация шинной сети 

Характеристики  шинной топологии

    Характерными особенностями шинной топологии являются:

• наличие подключения всех абонентов сети к единому каналу и, как следствие, возможность для всех рабочих станций вступать в непосредственный контакт с любой другой рабочей станцией сети;
• идентичность оборудования, не обходимого для организации работы в сети;
• требуемое количество сетевого кабеля для организации сети меньше, чем при использовании других топологий;
• равноправие всех абонентов сети;
• отсутствие абонента-центра, предназначенного для передачи всей информации, циркулирующей в сети, что увеличивает надежность сети, т.к. исключается сбой работы сети при отказе его центра;
• в «шине» реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена: компьютеры могут передавать информацию в обоих направлениях, но только по очереди, так как линия связи единственная;
• «шина» – наиболее дешевая схема организации сети, предполагающая непосредственное подключение всех сетевых адаптеров к сетевому кабелю;
• первый и последний компьютер должны быть развязаны (включение терминаторов – устройств на конце шинного сегмента сети для предотвращения внутренних отражений сигнала);
• один конец сетевого кабеля должен быть заземлен. Без заземления металлическая оплетка не защищает сеть от внешних электромагнитных помех и не снижает излучение передаваемой по сети информации во внешнюю среду;
• добавление новых абонентов в «шину» происходит довольно просто - рабочие станции в любое время, без прерывания работы сети, могут быть подключены к ней или отключены;
• устойчивость к неисправности отдельных узлов – функционирование сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции, так как все остальные компьютеры сети могут нормально продолжать обмен;
• при обрыве кабеля (любом дефекте кабеля или разъема) парализуется вся сеть - нарушается согласование линий связи и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались соединенными между собой;
• простота реконфигурации и наращивания сети^*.

    Для увеличения длины сети с шинной топологией часто используют несколько сегментов (каждый из которых представляет собой  «шину»), соединенных между собой  с помощью специальных восстановителей  сигналов – репитеров, или концентраторов. Однако и такое наращивание сети не может продолжаться бесконечно, так как существуют еще ограничения, связанные с конечной скоростью  распространения сигналов по линиям связи.

Рис. 2 Соединение двух шинных сегментов с помощью  репитера 

Топология «звезда»

Построение  топологии «звезда»

     В топологии  «звезда» все компьютеры в сети соединены друг с другом с помощью центрального концентратора (см. рис. 3). Все данные, которые посылает станция, направляются прямо на концентратор, который затем пересылает пакет в направлении получателя. Как и при шинной топологии, компьютер в сети типа «звезда» может пытаться посылать данные в любой момент. Однако на деле только один компьютер может в конкретный момент времени производить посылку. Если две станции посылают сигналы на концентратор точно в одно и тоже время, обе посылки окажутся неудачными и каждому компьютеру придется ждать некоторый период времени, прежде чем снова пытаться получить доступ к носителю Сети с топологией «звезда» обычно лучше масштабируются, чем с топологией другого типа.

    Таким образом, «звезда» – это топология с явно выделенным центром (центральным узлом управления), к которому подключаются все остальные абоненты, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи.

    Виды  топологии «звезда»:

• активная (истинная) - центре находится компьютер-сервер;
• пассивная^* – в центре помещается концентратор или коммутатор.

 

Характеристики топологии «звезда»

• весь обмен информацией между двумя периферийными рабочими станциями идет через центральный компьютер, на который, таким образом, ложится очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Сетевое оборудование центрального абонента должно быть существенно более сложным, чем оборудование периферийных компьютеров;
• абоненты не равноправны. Центральный компьютер является самым мощным, на него возлагаются все функции по управлению обменом, то есть управление централизовано;
• неполадки на одной станции не выводят из строя всю сеть;
• в топологии «звезда» просто находить обрывы кабели и прочие неполадки;
• наличие центрального концентратора облегчает добавление новой рабочей станции в сеть и реконфигурацию сети;
• при типе конфигурации сети «звезда» больше расход кабеля, чем в большинстве других сетей, вследствие наличия отдельных линий, соединяющих каждый компьютер с концентратором;
• центральный концентратор выполняет большинство функций сети, таким образом его выход из строя отключает всю сеть;
• жесткое ограничение числа абонентов. Центральный абонент может обслуживать определенное количество периферийных абонентов (в зависимости от числа портов).

Топология «кольцо»

Построение  топологии «кольцо»

    «Кольцо»  – это топология компьютерной сети, в которой каждый компьютер  соединен линиями связи только с  двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает.

    Топология «кольцо» обычно используется в сетях  Token Ring и FDDI. В физической топологии «кольцо» линия передачи фактически образует логическое кольцо, к которому подключены все компоненты сети (см. рис. 4).

     В отличие от шинной топологии, которая использует конкурентную схему, чтобы позволить станциям получать доступ к сетевому носителю, доступ к носителю в кольце осуществляется посредством логических знаков (token), которые пускаются по кругу от станции к станции, давая им возможность переслать пакет, если это нужно. Это дает каждому компьютеру в сети равную возможность получить доступ к носителю и, следовательно, переслать по нему данные. Компьютер может посылать данные только тогда, когда владеет маркером. 

Характеристики  топологии «кольцо»

• так как каждый компьютер при этой топологии является частью кольца, он имеет возможность пересылать любые полученные им пакеты данных, адресованные другой станции. Получающаяся регенерация делает сигнал сильным и позволяет избежать необходимости применения повторителей;
• так как кольцо формирует бесконечный цикл, заглушки не требуются;
• кольцевая топология относительно легка для установки и настройки, требует минимального аппаратного обеспечения;
• как и в случае линейной шины, неполадки на одной станции могут привести к отказу всей сети;
• поддерживать логическое кольцо трудно, особенно в больших сетях;
• в случае необходимости настройки и переконфигурации любой части сети приходится временно отключать всю сеть;
• кольцевая топология дает всем рабочим станциям сети равные возможности доступа к сетевому носителю;
• к каждому компьютеру сети необходимо подвести два кабеля;
• подключение новых абонентов в «кольцо» совершенно безболезненно, хотя и требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения;
• возможно подключение большого числа абонентов (до 1000 и более);
• обрыв кабеля или замыкание в любом из кабелей делает работу всей сети невозможной.

    Примечание: «Кольцо» наиболее уязвимо к повреждениям кабеля, поэтому в этой топологии обычно предусматривают прокладку двух (или более) параллельных линий связи, одна из которых находится в резерве

 

Ячеистая  топология

     Ячеистая топология предусматривает соединение всех компьютеров попарно (см. рис. 5). Сети ячеистой топологии используют значительно большее количество кабеля, чем сети любой другой топологии. Кроме того, такие сети значительно сложней устанавливать. Однако ячеистая топология обладает устойчивостью к сбоям (fault tolerance), которая заключается в способности сети работать при наличии повреждений. В сети с поврежденным сегментом это означает обход сегмента. Каждый компьютер имеет много возможностей соединения с другим компьютером по сети, так что отдельный обрыв кабеля не приводит к потере соединения между любыми двумя компьютерами.

 

Комбинированные топологии

    Многие  организации используют комбинации базовых сетевых топологий, получая  так называемые комбинированные  топологии (смешанные сети).

    Сетевая топология «дерево», которую можно  рассматривать как комбинацию нескольких «звезд». Как и в случае «звезды», дерево может быть активным и пассивным.

 

Рис. 6 Топология  «дерево»

 

    «Звездно-шинная»  топология (star-bus) - комбинация «шины» и «пассивной звезды». В этом случае к концентратору подключаются как отдельные компьютеры, так и целые шинные сегменты.

Рис. 7 «Звездно-шинная топология»

 

    «Звездно-кольцевая» (star-ring) - в «кольцо» объединяются не сами компьютеры, а концентраторы, к которым, в свою очередь, подключаются компьютеры с помощью звездообразных двойных линий связи.

    Пределом  является полносвязная топология, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными.

    

 

    ОГЛАВЛЕНИЕ

Определение 2

Базовые топологии 3