Для того чтобы построить локальную сеть (ЛВС), необходимо в первую очередь выбрать топологию построения, от которой будут зависеть характеристики планируемой сети. Термин «топология» отражает физическое расположение серверов, рабочих станций, компьютеров, кабелей, а при наличии также и расположение коммутаторов, концентраторов и маршрутизаторов. Фактически, говоря простым языком, это «карта» сети, которая выбирается в зависимости от потребностей пользователей. Выбор топологии влияет на состав и технические характеристики сетевого оборудования, способы управления системой и возможность дальнейшего расширения сети.
Базовыми топологиями для построения ЛВС являются топологии «шина» (bus), «кольцо» (ring) и «звезда» (star).
Для того чтобы построить локальную сеть, взяв за основу шинную топологию, необходимо все устройства сети подключить к общей шине. Для обмена информацией узла с другим узлом будет использоваться общая шина.
Достоинствами топологии являются экономичный расход кабеля, расширяемость, простота эксплуатации.
К недостаткам относятся уменьшение пропускной способности ЛВС при возрастании объемов трафика, трудность локализации поврежденного участка, повреждение центрального кабеля повлечет остановку работы большого количества пользователей.
Локальнаясеть, построенная по топологии «кольцо», представляет собой замкнутый кабель с подключенными к нему узлами. Передаваемая информация проходит по кольцу только в одном направлении и передается через каждый подключенный к ЛВС узел.
К достоинствам топологии относится то, что количество подключенных узлов не оказывает влияния на производительность всей системы, а все компьютеры имеют равноправный доступ.
В качестве недостатков можно отметить, что повреждение одного из узлов может повлиять на работу всей сети.
Выбор топологии «звезда» определяет подключение всех узлов к центральному концентратору. Информация от передающего узла поступает ко всем остальным компьютерам через концентратор.
Достоинства топологии - это централизованный контроль над ЛВС и быстрая расширяемость. Повреждение одного из узлов не повлияет на работу всей сети.
Недостатком топологии является то, что при выходе из строя концентратора прекращается работа всей сети.
Кроме основных видов топологий достаточно часто встречаются гибридные и комбинированные топологии, позволяющие полностью покрыть все требования по охвату локальной сети .
Сравнив, все выше перечисленные топологии сети, мы будем применять топологию «звезда». Иерархическая звезда состоит из главного коммутатора, к которому подсоединены коммутаторы этажей. К ним подсоединяются рабочие станции.
После выбора топологии приведем план размещения рабочих мест с указанием расположения коммутационного оборудования.
На рисунках 3.1, 3.2 приведены планы второго и первого этажа школы, где наглядно можно увидеть, как будет построена сеть, где будут размещены компьютеры, коммутаторы, сервер и как они будут соединены.
Рисунок 3.1 - План первого этажа здания
Рисунок 3.2 - План второго этажа здания
Схема логической структуризации сети приведена на рисунке 3.3.
Рисунок 3.3 - Логическая организация сети
Кроме выбора топологии сети, к основным требованиям относятся:
1. Отказоустойчивость - это один из основных факторов, который нужно учесть при построении локальных сетей.
В случае выхода сети школы из строя возможны нарушение работы сотрудников, потеря данных.
Для того, что бы свести к минимуму вероятность отказа сети прибегают к нескольким средствам:
- - дублирование блоков питания;
- - возможность «горячей» замены компонентов;
- - дублирование управляющего модуля;
- - дублирование коммутационной матрицы / шины;
- - использование нескольких дублирующих соединений;
- - использование технологии Multi-LinkTrunk (MLT) и Split-MLT;
- - возможное внедрение протоколов балансировки нагрузки и дублирования на уровне маршрутизации;
- - разнесение окончания каналов;
- - разнесение каналов;
- - использование высоконадежного оборудования
- 2. Управляемостьсети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети. В идеале средства управления сетями представляют собой систему, осуществляющую наблюдение, контроль и управление каждым элементом сети - от простейших до самых сложных устройств, при этом такая система рассматривает сеть как единое целое, а не как разрозненный набор отдельных устройств.
Хорошая система управления наблюдает за сетью и, обнаружив проблему, активизирует определенное действие, исправляет ситуацию и уведомляет администратора о том, что произошло и какие шаги предприняты. Одновременно с этим система управления должна накапливать данные, на основании которых можно планировать развитие сети. Наконец, система управления должна быть независима от производителя и обладать удобным интерфейсом, позволяющим выполнять все действия с одной консоли.
Решая тактические задачи, администраторы и технический персонал сталкиваются с ежедневными проблемами обеспечения работоспособности сети. Эти задачи требуют быстрого решения, обслуживающий сеть персонал должен оперативно реагировать на сообщения о неисправностях, поступающих от пользователей или автоматических средств управления сетью. Постепенно становятся заметны более общие проблемы производительности, конфигурирования сети, обработки сбоев и безопасности данных, требующие стратегического подхода, то есть планирования сети.
Полезность системы управления особенно ярко проявляется в больших сетях: корпоративных или публичных глобальных. Без системы управления в таких сетях нужно присутствие квалифицированных специалистов по эксплуатации в каждом здании каждого города, где установлено оборудование сети, что в итоге приводит к необходимости содержания огромного штата обслуживающего персонала.
3. Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается. Для обеспечения масштабируемости сети приходится применять дополнительное коммуникационное оборудование и специальным образом структурировать сеть. Например, хорошей масштабируемостью обладает многосегментная сеть, построенная с использованием коммутаторов и маршрутизаторов и имеющая иерархическую структуру связей. Такая сеть может включать несколько тысяч компьютеров и при этом обеспечивать каждому пользователю сети нужное качество обслуживания .
Разделы: Информатика
Задачи урока:
Образовательные:
- повторить с учащимися базовые сетевые топологии, их преимущества и недостатки;
- повторить понятие доступа к среде передачи;
- научить основным правилам выбора компьютерной сети.
Развивающие:
- способствовать развитию творческих способностей учащихся.
- способствовать формированию мыслительных операций (анализ, синтез, сравнение, обобщение).
- способствовать развитию интереса к предмету.
Воспитательные : воспитывать коммуникативную культуру.
Урок рассчитан на 90 минут.
План урока:
- Организационный момент – 3 мин.
- Повторение ранее изученного материала – 10 мин.
- Решение кроссворда (фронтальная работа) – 12 мин.
- Ответы на вопросы теста (самостоятельная работа) – 20 мин.
- Практическая работа «Оценка расходов на построение сети» (работа в парах) – 45 мин.
- Подведение итогов занятия
ХОД УРОКА
1. Сегодня у нас последний, завершающий урок, посвященный основам компьютерных сетей. В течение довольно длительного времени мы изучали способы и приемы подключения и настройки сетевого оборудования, а также виды сетевых топологий. Применяли полученные знания и умения при выполнении проекта “Школьная компьютерная сеть”. Настало время подвести итоги.
– Давайте вместе вспомним, что же такое сетевые топологии?
2. Для повторения основных понятий изученной нами темы обратимся к презентации (приложение 1).
3. Теперь, когда мы повторили пройденный материал, давайте ответим на вопросы кроссворда
(кроссворд заранее вывешивается на доску, или проецируется на экран с помощью мультипроектора)
- Способ объединения компьютеров и сетевого оборудования с помощью кабельной инфраструктуры (физическая топология )
- Искажение сигналов, возникающее при одновременной передаче двух или нескольких компьютеров (коллизия )
- Небольшой блок данных, постоянно передающийся от компьютера к компьютеру в сетях с топологией «кольцо» (маркер )
- Наиболее распространенная в современных сетях топология (дерево )
- Специальный резистор, устанавливаемый на концах коаксиального кабеля, чтобы предотвратить отражение сигналов (терминатор )
- Сетевая топология, в которой каждое из устройств соединяется с двумя другими, причем от одного получает данные, а другому – передает (кольцо )
4. Теперькаждому из вас предстоит поработать самостоятельно на вопросами теста «Сетевые топологии и способы доступа к среде передачи данных»
(тест заранее готовится для каждого учащегося)
I. Что определяется выбором топологии сети? Выберите все нужные ответы.
- стоимость сети
- надежность сети
- производительность сети
- расширяемость сети
- управляемость сети
II. Способ взаимодействия компьютеров и характер распространения сигналов по сети есть:
- физическая топология
- логическая топология
- сетевой протокол
III. Отметьте базовые топологии, на основе которых строятся сети (выберите три ответа).
- дерево
- звезда
- сеточная
- гибридная
- кольцо
IV. Что является основным недостатком топологии «шина»?
- высокая стоимость сети
- низкая надежность сети
- большой расход кабеля
V. Что является основным недостатком топологии «кольцо»?
- высокая стоимость сети
- низкая надежность сети
- большой расход кабеля
- низкая помехозащищенность сети
VI. Что является основным преимуществом топологии «звезда»?
- низкая стоимость сети
- малый расход кабеля
- хорошая помехозащищенность сети
- высокая надежность и управляемость сети
VII. Что является основным недостатком множественного доступа с контролем несущей и обнаружением столкновений (CSMA/CD)?
- большое число коллизий
- временные задержки
VIII. Что является основным недостатком множественного доступа с контролем несущей и предотвращением столкновений (CSMA/CA)?
- высокая стоимость оборудования
- большое число коллизий
- временные задержки
IX. Что является основным преимуществом метода доступа «передача маркера»?
- отсутствие коллизий
- простота технической реализации
- высокая скорость передачи
X. Какая топология является самой распространенной в современных сетях?
- дерево
- звезда
- сеточная
- кольцо
Ключ к тесту
Вопросы |
||||||||||
Ответы |
5. В заключение нашего обобщающего урока вам предстоит выполнить практическую работу «Оценка расходов на построение сети». Для выполнения этого вида работы вам следует разбиться по парам. В конце практической работы мы выслушаем несколько представленных проектов и определим наиболее экономически выгодный проект.
(для каждой пары учащихся готовится технологическая карта для проведения расчетов проекта)
Цель работы: В этом задании вы должны оценить, какими могут быть расходы на построение сети при использовании топологий «шина» и «звезда».
Условие задачи
Вы являетесь системным администратором небольшой компании, занимающей несколько соседних помещений на одном этаже здания. Компьютеры в офисе этой компании пока работают автономно, однако все чаще ощущается необходимость объединения компьютеров в сеть для совместного использования данных и ресурсов.
Руководитель компании поставил перед вами задачу: проанализировать возможные варианты объединения компьютеров в сеть и оценить расходы на создание этой сети.
При планировании сети следует учесть, что офис компании занимает восемь помещений размером 4 х 4 метра. План офиса представлен на схеме:
I . Оценка стоимости создания сети при использовании топологии «шина».
- коаксиальный кабель - 6 руб./м;
- BNC-коннектор обжимной - 12 руб./шт.;
- BNC-терминатор с заземлением - 18 руб./шт.;
- BNC-терминатор без заземления - 15 руб./шт.;
- BNC T-коннектор - обычно поставляется в комплекте с сетевым адаптером;
- устройство обжимное для кабеля RG-58 - 400 руб.;
- инструмент для зачистки коаксиального кабеля - 250 руб.
Итого: ____________________________________________________
2. Оцените расходы на сетевое оборудование, используемое для объединения компьютеров в сеть с топологией «шина» (с учетом того, что компьютеры уже оборудованы комбинированными сетевыми адаптерами 10Base-2/10Base-T).
Потребуется ли в данном случае еще какое-либо оборудование, чтобы объединить компьютеры в сеть?___________________________________________________________
Какой будет окончательная стоимость создания сети в офисе компании? _________________________________________________________
II. Оценка стоимости создания сети при использовании топологии «звезда».
Сколько (примерно) кабеля «витая пара» потребуется для объединения компьютеров в сеть, если все компьютеры стоят у наружных стен, в межкомнатных перегородках можно легко просверлить отверстия для прокладки кабеля, а центром «звезды» планируется сделать комнату администратора? __________________________________________________________________________________
- кабель типа «витая пара» категории 5е - 6 руб./м;
- коннектор RJ-45 - 5 руб./шт.;
- устройство обжимное для кабеля «витая пара» - 600 руб.
Итого: ____________________________________________________________________________
3. Оцените расходы на сетевое оборудование, используемое для объединения компьютеров в сеть с топологией «звезда» (с учетом того, что компьютеры уже оборудованы комбинированными сетевыми адаптерами 10Base-2/10Base-T).
Потребуется ли в данном случае еще какое-либо оборудование, чтобы объединить компьютеры в сеть? ___________________________________________________________________________
- коммутатор Fast Ethernet 16x10/100Base-TX - 1500 руб.;
- коммутатор Gigabit Ethernet 16x10/100/1000Base-T - 10000 руб.
Итого: _____________________________________________________
Какой будет окончательная стоимость создания сети в офисе компании при использовании коммутатора Fast Ethernet? ________________________________________________________
Какой будет стоимость сети при использовании коммутатора Gigabit Ethernet? ______________________________________________________
6. Подведение итогов занятия. Рефлексия
Итак, позади не одна неделя упорного труда. Посмотрим, как вы справились с поставленной задачей.
(замечания учащимся и оценка работы учащихся)
И, напоследок, попрошу оценить наш с вами урок.
Благодарю всех за активную работу.
Локальная сеть - важный элемент любого современного предприятия, без которого невозможно добиться максимальной производительности труда. Однако чтобы использовать возможности сетей на полную мощность, необходимо их правильно настроить, учитывая также и то, что расположение подсоединенных компьютеров будет влиять на производительность ЛВС.
Понятие топологии
Топология локальных компьютерных сетей - это месторасположение рабочих станций и узлов относительно друг друга и варианты их соединения. Фактически это архитектура ЛВС. Размещение компьютеров определяет технические характеристики сети, и выбор любого вида топологии повлияет на:
- Разновидности и характеристики сетевого оборудования.
- Надежность и возможность масштабирования ЛВС.
- Способ управления локальной сетью.
Таких вариантов расположения рабочих узлов и способов их соединения много, и количество их увеличивается прямо пропорционально повышению числа подсоединенных компьютеров. Основные топологии локальных сетей - это "звезда", "шина" и "кольцо".
Факторы, которые следует учесть при выборе топологии
До того как окончательно определиться с выбором топологии, необходимо учесть несколько особенностей, влияющих на работоспособность сети. Опираясь на них, можно подобрать наиболее подходящую топологию, анализируя достоинства и недостатки каждой из них и соотнеся эти данные с имеющимися для монтажа условиями.
- Работоспособность и исправность каждой из рабочих станций, подсоединенных к ЛВС. Некоторые виды топологии локальной сети целиком зависят от этого.
- Исправность оборудования (маршрутизаторов, адаптеров и т. д.). Поломка сетевого оборудования может как полностью нарушить работу ЛВС, так и остановить обмен информацией с одним компьютером.
- Надежность используемого кабеля. Повреждение его нарушает передачу и прием данных по всей ЛВС или же по одному ее сегменту.
- Ограничение длины кабеля. Этот фактор также важен при выборе топологии. Если кабеля в наличии немного, можно выбрать такой способ расположения, при котором его потребуется меньше.
О топологии «звезда»
Этот вид расположения рабочих станций имеет выделенный центр - сервер, к которому подсоединены все остальные компьютеры. Именно через сервер происходят процессы обмена данными. Поэтому оборудование его должно быть более сложным.
Достоинства:
- Топология локальных сетей "звезда" выгодно отличается от других полным отсутствием конфликтов в ЛВС - это достигается за счет централизованного управления.
- Поломка одного из узлов или повреждение кабеля не окажет никакого влияния на сеть в целом.
- Наличие только двух абонентов, основного и периферийного, позволяет упростить сетевое оборудование.
- Скопление точек подключения в небольшом радиусе упрощает процесс контроля сети, а также позволяет повысить ее безопасность путем ограничения доступа посторонних.
Недостатки:
- Такая локальная сеть в случае отказа центрального сервера полностью становится неработоспособной.
- Стоимость "звезды" выше, чем остальных топологий, поскольку кабеля требуется гораздо больше.
Топология «шина»: просто и дешево
В этом способе соединения все рабочие станции подключены к единственной линии - коаксиальному кабелю, а данные от одного абонента отсылаются остальным в режиме полудуплексного обмена. Топологии локальных сетей подобного вида предполагают наличие на каждом конце шины специального терминатора, без которого сигнал искажается.
Достоинства:
- Все компьютеры равноправны.
- Возможность легкого масштабирования сети даже во время ее работы.
- Выход из строя одного узла не оказывает влияния на остальные.
- Расход кабеля существенно уменьшен.
Недостатки:
- Недостаточная надежность сети из-за проблем с разъемами кабеля.
- Маленькая производительность, обусловленная разделением канала между всеми абонентами.
- Сложность управления и обнаружения неисправностей за счет параллельно включенных адаптеров.
- Длина линии связи ограничена, потому эти виды топологии локальной сети применяют только для небольшого количества компьютеров.
Характеристики топологии «кольцо»
Такой вид связи предполагает соединение рабочего узла с двумя другими, от одного из них принимаются данные, а второму передаются. Главной же особенностью этой топологии является то, что каждый терминал выступает в роли ретранслятора, исключая возможность затухания сигнала в ЛВС.
Достоинства:
- Быстрое создание и настройка этой топологии локальных сетей.
- Легкое масштабирование, требующее, однако, прекращения работы сети на время установки нового узла.
- Большое количество возможных абонентов.
- Устойчивость к перегрузкам и отсутствие сетевых конфликтов.
- Возможность увеличения сети до огромных размеров за счет ретрансляции сигнала между компьютерами.
Недостатки:
- Ненадежность сети в целом.
- Отсутствие устойчивости к повреждениям кабеля, поэтому обычно предусматривается наличие параллельной резервной линии.
- Большой расход кабеля.
Типы локальных сетей
Выбор топологии локальных сетей также следует производить, основываясь на имеющемся типе ЛВС. Сеть может быть представлена двумя моделями: одноранговой и иерархической. Они не очень отличаются функционально, что позволяет при необходимости переходить от одной из них к другой. Однако несколько различий между ними все же есть.
Что касается одноранговой модели, ее применение рекомендуется в ситуациях, когда возможность организации большой сети отсутствует, но создание какой-либо системы связи все же необходимо. Рекомендуется создавать ее только для небольшого числа компьютеров. Связь с централизованным управлением обычно применяется на различных предприятиях для контроля рабочих станций.
Одноранговая сеть
Этот тип ЛВС подразумевает равноправие каждой рабочей станции, распределяя данные между ними. Доступ к информации, хранящейся на узле, может быть разрешен либо запрещен его пользователем. Как правило, в таких случаях топология локальных компьютерных сетей «шина» будет наиболее подходящей.
Одноранговая сеть подразумевает доступность ресурсов рабочей станции остальным пользователям. Это означает возможность редактирования документа одного компьютера при работе за другим, удаленной распечатки и запуска приложений.
Достоинства однорангового типа ЛВС:
- Легкость реализации, монтажа и обслуживания.
- Небольшие финансовые затраты. Такая модель исключает надобность в покупке дорогого сервера.
Недостатки:
- Быстродействие сети уменьшается пропорционально увеличению количества подсоединенных рабочих узлов.
- Отсутствует единая система безопасности.
- Доступность информации: при выключении компьютера данные, находящиеся в нем, станут недоступными для остальных.
- Нет единой информационной базы.
Иерархическая модель
Наиболее часто используемые топологии локальных сетей основаны именно на этом типе ЛВС. Его еще называют «клиент-сервер». Суть данной модели состоит в том, что при наличии некоторого количества абонентов имеется один главный элемент - сервер. Этот управляющий компьютер хранит все данные и занимается их обработкой.
Достоинства:
- Отличное быстродействие сети.
- Единая надежная система безопасности.
- Одна, общая для всех, информационная база.
- Облегченное управление всей сетью и ее элементами.
Недостатки:
- Необходимость наличия специальной кадровой единицы - администратора, который занимается мониторингом и обслуживанием сервера.
- Большие финансовые затраты на покупку главного компьютера.
Наиболее часто используемая конфигурация (топология) локальной компьютерной сети в иерархической модели - это «звезда».
Выбор топологии (компоновка сетевого оборудования и рабочих станций) является исключительно важным моментом при организации локальной сети. Выбранный вид связи должен обеспечивать максимально эффективную и безопасную работу ЛВС. Немаловажно также уделить внимание финансовым затратам и возможности дальнейшего расширения сети. Найти рациональное решение - непростая задача, которая выполняется благодаря тщательному анализу и ответственному подходу. Именно в таком случае правильно подобранные топологии локальных сетей обеспечат максимальную работоспособность всей ЛВС в целом.
Для своего курсового проекта я выбрал тип сети Ethernet.
Ethernet семейство технологий пакетной передачи данных для компьютерных сетей.
Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде -- на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 1990-х годов, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet и Token ring.
Название «Ethernet» (буквально «эфирная сеть») отражает первоначальный принцип работы этой технологии: всё, передаваемое одним узлом, одновременно принимается всеми остальными (то есть имеется некое сходство с радиовещанием). В настоящее время практически всегда подключение происходит через коммутаторы (switch), так что кадры, отправляемые одним узлом, доходят лишь до адресата (исключение составляют передачи на широковещательный адрес) -- это повышает скорость работы и безопасность сети.
В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.
Преимущества использования витой пары по сравнению с коаксиальным кабелем:
· возможность работы в дуплексном режиме;
· низкая стоимость кабеля витой пары;
· более высокая надёжность сетей. при использовании витой пары сеть строится по топологии «звезда», поэтому обрыв кабеля приводит лишь к нарушению связи между двумя объектами сети, соединёнными этим кабелем (при использовании коаксиального кабеля сеть строится по топологии «общая шина», для которой требуется наличие терминальных резисторов на концах кабеля, поэтому обрыв кабеля приводит к неисправности сегмента сети);
· уменьшен минимально допустимый радиус изгиба кабеля;
· большая помехоустойчивость из-за использования дифференциального сигнала;
· возможность питания по кабелю маломощных узлов, например, IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, PoE);
· гальваническая развязка трансформаторного типа. В условиях СНГ, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто приводило к выходу из строя сетевых карт в результате электрического пробоя.
Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.
Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) -- множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер кадра от 64 до 1518 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала -- не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.
В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптическому волокну и ещё через два года для передачи по витой паре.
Рассмотрим три популярные топологии сети, одна из них будет задействована в моём курсовом проекте.
Топология "Звезда".
Рис.1 Топология "Звезда"
Звезда -- базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, «дерево»). Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом возлагается очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе невозможны, потому что управление полностью централизовано
Достоинства
· выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
· лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
· высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
· гибкие возможности администрирования.
· Одна из наиболее распространённых топологий, поскольку проста в обслуживании. В основном используется в сетях, где носителем выступает кабель витая пара UTP категории 3 или 5.
Недостатки
· выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;
· для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
· конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.
Топология "Кольцо"
Рис. 2 Топология "Кольцо"
Топология кольцо (топология замкнутой сети) - это тип сетевой топологии, при котором все компьютеры подключены коммуникационному каналу, замкнутому на себе. В кольце сигналы передаются только в одном направлении. Сигнал в топологии кольцо возможно усиливать.
Достоинства:
· Отсутствие возможности для столкновения передающейся информации.
· Возможность одновременной передачи данных сразу несколькими компьютерами.
· Возможность промежуточного сигнала.
Недостатки:
· Высокая стоимость и сложность обслуживания.
· В случае выхода из строя кабеля или компа сеть прекращает функционировать.
· Кольцо в 2.5 раза медленнее шины.
Топология "Шина"
Шинная топология представляет собой топологию, в которой все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных. Такую линейную среду часто называют каналом, шиной или трассой. Каждое устройство, например, рабочая станция или сервер, независимо подключается к общему шинному кабелю с помощью специального разъема. Шинный кабель должен иметь на конце согласующий резистор, или терминатор, который поглощает электрический сигнал, не давая ему отражаться и двигаться в обратном направлении по шине. Когда источник передает сигналы в сетевую среду, они движутся в обоих направлениях от источника. Эти сигналы доступны всем устройствам в ЛВС. Как уже известно, из предыдущих глав, каждое устройство проверяет проходящие данные. Если MAC- или IP-адрес пункта назначения, содержащийся в пакете данных, не совпадает с соответствующим адресом этого устройства, данные игнорируются. Если же MAC- или IP-адрес пункта назначения, содержащийся в пакете данных, совпадает с соответствующим адресом устройства, то данные копируются этим устройством и передаются на канальный и сетевой уровни эталонной модели OSI. На каждом конце кабеля устанавливается терминатор. Когда сигнал достигает конца шины, он поглощается терминатором. Это предотвращает отражение сигнала и повторный прием его станциями, подключенными к шине. Для того чтобы гарантировать, что в данный момент передает только одна станция, в сетях с шинной топологией используется механизм обнаружения конфликтов, иначе, если несколько станций одновременно попытаются осуществить передачу, возникнет коллизия. В случае возникновения коллизии, данные от каждого устройства взаимодействуют друг с другом (т.е. импульсы напряжения от каждого из устройств будут одновременно присутствовать в общей шине), и таким образом, данные от обоих устройств будут повреждаться. Область сети, в пределах которой был создан пакет и возник конфликт, называется доменом коллизий. В шинной топологии, если устройство обнаруживает, что имеет место коллизия, сетевой адаптер отрабатывает режим повторной передачи с задержкой. Поскольку величина задержки перед повторной передачей определяется с помощью алгоритма, она будет различна для каждого устройства в сети, и, таким образом, уменьшается вероятность повторного возникновения коллизии.
Шинная топология представляет собой топологию, в которой все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных. Такую линейную среду часто называют каналом, шиной или трассой. Каждое устройство (например, рабочая станция или сервер) независимо подключается к общему кабелю-шине с помощью специального разъема. Шинный кабель должен иметь на конце согласующий резистор, или терминатор, который поглощает электрический сигнал, не давая ему отражаться и двигаться в обратном направлении по шине.
Достоинства
· Небольшое время установки сети;
· Дешевизна (требуется кабель меньшей длины и меньше сетевых устройств);
· Простота настройки;
· Выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети;
Недостатки
· Неполадки в сети, такие как обрыв кабеля или выход из строя терминатора, полностью блокируют работу всей сети;
· Затрудненность выявления неисправностей;
· С добавлением новых рабочих станций падает общая производительность сети.
Введение
1. Понятие топологии сети
2. Базовые топологии сети
2.3 Базовая топология сети типа "кольцо" (ring)
3. Другие возможные сетевые топологии
3.1 Топология сети типа "дерево" (tree)
3.2 Комбинированные топологии сети
3.3 "Сеточная" топология сети
4. Многозначность понятия топологии
Заключение
Список используемой литературы
Введение
На сегодняшний день невозможно представить деятельность человека без использования им компьютерных сетей.
Компьютерная сеть - представляет собой систему распределенной обработки информации, состоящую как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи.
В зависимости от удалённости компьютеров и масштабов, сети условно разделяют на локальные и глобальные.
Локальные сети - сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин "LAN" может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Локальные сети развёртываются обычно в рамках некоторой организации, поэтому их называют также корпоративными сетями.
Иногда выделяют сети промежуточного класса - городская или региональная сеть, т.е. сеть в пределах города, области и т.п.
Глобальная сеть покрывает большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Глобальные сети практически имеют те же возможности, что и локальные. Но они расширяют область их действия. Польза от применения глобальных сетей ограничена в первую очередь скоростью работы: глобальные сети работают с меньшей скоростью, чем локальные.
Из выше перечисленных компьютерных сетей, обратим свое внимание на локальные сети, для того чтобы лучше понять архитектуру сетей, способы передачи данных. А для этого надо знать такое понятие, как топология сети.
1. Понятие топологии сети
Топология - это физическая конфигурация сети в совокупности с ее логическими характеристиками. Топология - это стандартный термин, который используется при описании основной компоновки сети. Если понять, как используются различные топологии, то можно будет определить, какими возможностями обладают различные типы сетей.
Существует два основных типа топологий:
физическая
логическая
Логическая топология описывает правила взаимодействия сетевых станций при передаче данных.
Физическая топология определяет способ соединения носителей данных.
Термин "топология сети" характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. Топология сети обуславливает ее характеристики.
Выбор той или иной топологии влияет на:
состав необходимого сетевого оборудования
характеристики сетевого оборудования
возможности расширения сети
способ управления сетью
Конфигурация сети может быть или децентрализованной (когда кабель "обегает" каждую станцию в сети), или централизованной (когда каждая станция физически подключается к некоторому центральному устройству, распределяющему фреймы и пакеты между станциями). Примером централизованной конфигурации является звезда с рабочими станциями, располагающимися на концах ее лучей. Децентрализованная конфигурация похожа на цепочку альпинистов, где каждый имеет свое положение в связке, а все вместе соединены одной веревкой. Логические характеристики топологии сети определяют маршрут, проходимый пакетом при передаче по сети.
При выборке топологии нужно учитывать, чтобы она обеспечивала надежную и эффективную работу сети, удобное управление потоками сетевых данных. Желательно также, чтобы сеть по стоимости создания и сопровождения получилась недорогой, но в то же время оставались возможности для ее дальнейшего расширения и, желательно, для перехода к более высокоскоростным технологиям связи. Это непростая задача! Чтобы ее решить, необходимо знать, какие бывают сетевые топологии.
2. Базовые топологии сети
Существует три базовые топологии, на основе которых строится большинство сетей.
звезда (star)
кольцо (ring)
Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля, топология называется "шиной". В том случае, когда компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или концентратора, топология называется звездой. Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут в кольцо, такая топология носит название кольца.
Хотя сами по себе базовые топологии несложны, в реальности часто встречаются довольно сложные комбинации, объединяющие свойства нескольких топологий.
2.1 Топология сети типа "шина" (bus)
В этой топологии все компьютеры соединяются друг с другом одним кабелем (рисунок 1).
Рисунок 1 - Схема топологии сети тип "шина"
В сети с топологией "шина" компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов - аппаратных MAC-адресов . Чтобы понять процесс взаимодействия компьютеров по шине, нужно уяснить следующие понятия:
передача сигнала
отражение сигнала
терминатор
1. Передача сигнала
Данные в виде электрических сигналов, передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу. Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть. Однако вывести прямую зависимость между пропускной способностью сети и количеством компьютеров в ней нельзя. Ибо, кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество факторов, в том числе:
характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети
частота, с которой компьютеры передают данные
тип работающих сетевых приложений
тип сетевого кабеля
расстояние между компьютерами в сети
Шина - пассивная топология. Это значит, что компьютеры только "слушают" передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.
2. Отражение сигнала
Данные, или электрические сигналы, распространяются по всей сети - от одного конца кабеля к другому. Если не предпринимать никаких специальных действий, сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и не позволит другим компьютерам осуществлять передачу. Поэтому, после того как данные достигнут адресата, электрические сигналы необходимо погасить.
3. Терминатор
Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают заглушки (терминаторы, terminators), поглощающие эти сигналы (Рисунок 2). Все концы сетевого кабеля должны быть к чему-нибудь подключены, например к компьютеру или к баррел-коннектору - для увеличения длины кабеля. К любому свободному - неподключенному - концу кабеля должен быть подсоединен терминатор, чтобы предотвратить отражение электрических сигналов.
Рисунок 2 - Установка терминатора
Нарушение целостности сети может произойти, если разрыв сетевого кабеля происходит при его физическом разрыве или отсоединении одного из его концов. Возможна также ситуация, когда на одном или нескольких концах кабеля отсутствуют терминаторы, что приводит к отражению электрических сигналов в кабеле и прекращению функционирования сети. Сеть "падает". Сами по себе компьютеры в сети остаются полностью работоспособными, но до тех пор, пока сегмент разорван, они не могут взаимодействовать друг с другом.
У такой топологии сети есть достоинства и недостатки. К достоинствам можно отнести:
небольшое время установки сети
дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств)
простота настройки
выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети
Недостатки такой топологии следующие.
такие сети трудно расширять (увеличивать число компьютеров в сети и количество сегментов - отдельных отрезков кабеля, их соединяющих).
поскольку шина используется совместно, в каждый момент времени передачу может вести только один из компьютеров.
"шина" является пассивной топологией - компьютеры только "слушают" кабель и не могут восстанавливать затухающие при передаче по сети сигналы.
надежность сети с топологией "шина" невысока. Когда электрический сигнал достигает конца кабеля, он (если не приняты специальные меры) отражается, нарушая работу всего сегмента сети.
Проблемы, характерные для топологии "шина", привели к тому, что эти сети, столь популярные еще десять лет назад, сейчас уже практически не используются.
Топология сети типа "шина" известна как логическая топология Ethernet 10 Мбит/с.
2.2 Базовая топология сети типа "звезда" (star)
При топологии "звезда" все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub) (рисунок 3).
Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным.
Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру.
