Топология сети - топология компьютерных сетей

KОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

Компьютерные сети обычно подразделяются на три категории: локальные (LAN), корпоративных(LAN и WAN) и глобальные (WAN)

В данной главе
основное внимание уделяется LAN, потому что большинство компаний начинают с установки локальных сетей, а уже затем постепенно переходят к корпоративным и глобальным

Сначала может показаться, что концепция сети трудна для понимания. Просто,
у большинства людей не было случая ознакомиться с сетевой терминологией.
Многие уже способны рассуждать о типах персональных компьютеров, необходимых для дома или для бизнеса, о том, сколько памяти должна иметь система, о
быстродействии модема и так далее. Однако большинство людей пользуются
компьютерными сетями, не задумываясь о том, как функционирует сеть. Компьютерные сети, в некотором смысле, работают подобно телефонным линиям — с
помощью коммутаторов и центральных станций управления трафиком, делающими возможным соединения между телефонами. Как вы не знаете происходящего «за кулисами» во время телефонного звонка, точно так же вам, по-видимому, неизвестно об операциях, выполняемых для вас сетью.

Цель этой главы состоит в том, чтобы ознакомить обучаемого с вопросами организации сети, чтобы вы могли лучше использовать возможности представляемые компьютерной сетью. Разобравшись с представленными в этой главе концепциями, вы сможете
читать и понимать информацию о широком диапазоне сетевых продуктов. Прочитав эту главу, вы усвоите следующие основные понятия:

Компьютерная сеть состоит из двух или более соединенных компьютеров.
Разработчики сетей конфигурируют компьютерные сети с различными топологиями, типа конфигураций звезды или шины.
В компьютерных сетях используются повторители, мосты, маршрутизаторы и шлюзы для надежной и эффективной передачи данных между компьютерами.
Сети состоят из аппаратных и программных уровней. Для выполнения своих
конкретных задач каждый уровень пользуется нижестоящим уровнем.
Сетевая модель ISO/OSI (Международная организация по стандартизации/
Взаимодействие открытых систем) описывает сети как функциональные
уровни.

Комбинирование топологий

Итак, вы ознакомились со всеми вариантами, но так и не решили, какая вам нужна топология — «шина», «звезда», «кольцо»? Это неудивительно, так как современные сети зачастую требуют комбинирования топологий. Например, несколько серверов могут быть объединены в «общую шину», но от каждого из них будет разветвляться сеть с топологией «звезда». В зависимости от решаемой задачи устройство локальной сети может быть самым разнообразным. Можно встретить такие варианты, в которых каждый компьютер соединён с каждым, хотя это большая редкость. Ещё один интересный вариант — два «кольца», имеющие один общий компьютер.

На предприятиях часто можно встретить разные топологии в рамках одного здания. Вся сеть может быть построена в виде «звезды», но в отдельных кабинетах организована топология «кольцо» или «общая шина». В крупных сетях совмещение разных видов сетевой организации нередко является единственным вариантом решения поставленной задачи

Ведь, в конце концов, неважно, что у вас — «звезда», «кольцо», «шина». Топология сети нужна лишь для решения практических задач

Ваша сеть работает стабильно и решает все возложенные на неё задачи? Тогда неважно, какая топология использовалась при её создании.

Что такое локальные сети

Компьютерная локальная сеть (компьютерная вычислительная сеть, ЛВС) — это набор программ и компьютеров, которые соединены между собой. В первую очередь признаком локальности является небольшое расстояние между устройствами. Наиболее часто подобного рода соединения могут существовать и использоваться в пределах одного учреждения или компании. Делается это для более быстрого и простого обмена информацией между сотрудниками.

Обратите внимание! Любая локальная сеть может иметь выход в Интернет через сервер, если это предусмотрено. Существует несколько видов ЛВС:

Существует несколько видов ЛВС:

Соединения, которые управляются центрально и имеют общий порядок и правила для всех абонентов, подключенных к нему;
Одноранговое соединение. Основное определение такой сети — это индивидуальная политика и правила для каждого абонента, в которой он самостоятельно решает и классифицирует данные для общего пользования. В таком случае все подключенные устройства равноправны. Это может быть как достоинством, так и недостатком.

Любые сети создаются для общего доступа нескольких абонентов одновременно к всевозможным данным, программам. Например, один офис может использовать принтер, имеющий локальное соединение. В таком случае любой пользователь с собственного персонального компьютера или ноутбука сможет распечатать необходимый документ. Основным признаком локальности является нахождение и подключение только сотрудников одной компании. Кроме этого, все действия внутри соединения могут выполняться не в порядке очереди, а одновременно, независимо от количества участников.

Преимущества ЛВС:

общий доступ к информации;
обработка и хранение данных;
передача определенных данных всем пользователям;
контроль за действиями и выполнением различных задач.

Обратите внимание! Любая локальная сеть должна включать в себя различное оборудование, без которого она не может качественно работать

Пассивное

Включает в себя следующие приборы:

монтажные шкафы;
кабели и каналы для них;
панели для коммутации;
информационные розетки.

Важно! Оборудование из этого перечня напрямую не участвует в работе, а является только вспомогательным. К перечню этих приборов относятся:

К перечню этих приборов относятся:

серверы;
рабочие станции;
принтеры, сканеры и др.

Активное

Это оборудование, от которого напрямую зависит функционирование ЛВС:

коммутаторы;
маршрутизаторы;
специализированные медиаконвекторы.

Обратите внимание! Некоторые устройства могут добавляться, а некоторые удаляться. Все зависит от конфигурации соединения, количества абонентов и оборудования

Как настроить PS4 и роутер, чтобы PSN работал быстрее

Очень многие люди жалуются на скорость работы PSN. Мы много раз говорили о том, что сетевые сервисы Sony в целом оставляют желать лучшего (особенно биллинг, он вообще часто работает через раз). Но не все потеряно. После танцев с бубном можно заставить PS4 довольно быстро качать игры из PSN, а также не испытывать проблем с присоединением на сервер к друзьям. Все эти советы помогли конкретно мне, возможно, помогут и вам.

Этот гайд был написан после экспериментов с роутерами и консолями на протяжении последних семи лет, так как настраивать соединение мне приходилось для Xbox 360, PS3, PS Vita, Apple TV, торрент-клиентов и так далее. Вся информация была почерпнута из кучи совершенно открытых источников, не является новой, но мы по своему обыкновению решили все разжевать и собрать в одном месте. Давайте по порядку.

Виды ЛВС

На сегодняшний день топология ЛВС делится на два типа — полносвязная и неполносвязная. К первой относятся такие соединения, в которых любое сетевое устройство имеет непосредственную связь с другими. Является редко применяемым, поскольку вызывает сомнения в эффективности. Кроме этого, она очень громоздкая, так как каждое устройство должно работать в паре с большим количеством портов для коммутации и контакта со всеми другими приборами.

Обратите внимание! Что касается неполносвязной, то в этом случае применяются специализированные узлы для обмена информацией между устройствами не прямо, а косвенно. Таких схем бывает несколько

Обратите внимание! Каждая схема соединения имеет свои положительные и негативные стороны

Их важно учесть при выборе топологии

«Шина»

Представляет собой наиболее дешевый и простой способ подключения. В таком случае применяется всего лишь одна линия в виде коаксиального кабеля. Именно он является источником и проводником в обмене информацией между пользователями. Особенностью этого класса является наличие на каждом конце «шины» терминатора, который убирает возможные искажения передачи.

Положительные качества:

соединенные приборы имеют одинаковые права;
неисправность одного устройства никоим образом не влияет на работу других;
минимальное использование провода;
простое и доступное масштабирование соединения при работе.

Негативные качества:

невысокая надежность соединения из-за проблем с разъемами проводов;
один канал делится на всех пользователей, что снижает производительность;
проблемы с нахождением поломок в связи с параллельным включением адаптеров;
возможность использования в сети небольшого количества приборов.

«Звезда»

Данный вид соединения характеризуется наличием сервера, к которому подключаются все сетевые устройства. Доступ к информации и обмен ею происходит только при помощи центрального сервера.

Обратите внимание! Представленная схема более сложная, чем «шина». Для нее характерно применение различного дополнительного оборудования

Минусы:

при поломке или сбое в сервере соединение полностью или частично теряет работоспособность, то есть нормальное функционирование зависит только от одного компьютера;
большой расход провода, что повышает затраты.

Плюсы:

полное отсутствие сетевых конфликтов при схеме с управлением одним компьютером;
неисправность одного из устройств или повреждение кабеля не влияет на работу;
максимально упрощенное сетевое оборудование. Это связано с тем, что только один ПК является главным;
один из наиболее безопасных методов подключения, обладает свойствами простого контроля за сетью и позволяет максимально ограничить доступ «лишних» участников.

«Кольцо»

Соединение происходит за счет контакта одного рабочего узла с другими двумя: один отвечает за прием информации, а по второму осуществляется передача. Получается схема, в которой все устройства соединены в одно кольцо специальными каналами, применяемые для передачи информации. Выход одного узла соединен со входом другого, то есть информация, переданная из одной точки, попадает на начало кольца.

Обратите внимание! Примечательно, что движение данных проходит всегда в одном направлении. Положительные черты:

Положительные черты:

возможность быстрого создания и настройки подобного рода подключения;
простое масштабирование. В отличие от «шины», необходимо отключение сети при создании дополнительного узла;
практически неограниченное количество пользователей;
минимизация конфликтов в сети и высокая устойчивость;
при наличии ретрансляции можно увеличивать топологию почти без ограничений.

Негативные качества:

повреждение линии ограничивает работоспособность полной сети.

Ячеистая

Представленный тип является результатом удаления определенных связей из полносвязной топологии локальных сетей. В таком случае имеется возможность создания подключения с большим числом участников. В результате были созданы различные версии и конфигурации распространенных способов подключения, такие как: «решетка», двойное или тройное «кольцо», «дерево», «снежинка», сеть Клоза и др.

Обратите внимание! Представленными конфигурациями ячеистая структура не ограничена, возможны различные другие вариации сетевых соединений, многие из которых даже не имеют наименований

Смешанная

Такой тип получается в результате смешения нескольких схем соединений в одну. Она состоит из различных кластеров, которые в свою очередь могут быть стандартными топологиями.

Виды ЛВС

Обратите внимание! Каждая схема соединения имеет свои положительные и негативные стороны

Их важно учесть при выборе топологии

«Шина»

Положительные качества:

соединенные приборы имеют одинаковые права;
неисправность одного устройства никоим образом не влияет на работу других;
минимальное использование провода;
простое и доступное масштабирование соединения при работе.

Негативные качества:

невысокая надежность соединения из-за проблем с разъемами проводов;
один канал делится на всех пользователей, что снижает производительность;
проблемы с нахождением поломок в связи с параллельным включением адаптеров;
возможность использования в сети небольшого количества приборов.

«Звезда»

Минусы:

при поломке или сбое в сервере соединение полностью или частично теряет работоспособность, то есть нормальное функционирование зависит только от одного компьютера;
большой расход провода, что повышает затраты.

Плюсы:

полное отсутствие сетевых конфликтов при схеме с управлением одним компьютером;
неисправность одного из устройств или повреждение кабеля не влияет на работу;
максимально упрощенное сетевое оборудование. Это связано с тем, что только один ПК является главным;
один из наиболее безопасных методов подключения, обладает свойствами простого контроля за сетью и позволяет максимально ограничить доступ «лишних» участников.

«Кольцо»

Положительные черты:

возможность быстрого создания и настройки подобного рода подключения;
простое масштабирование. В отличие от «шины», необходимо отключение сети при создании дополнительного узла;
практически неограниченное количество пользователей;
минимизация конфликтов в сети и высокая устойчивость;
при наличии ретрансляции можно увеличивать топологию почти без ограничений.

Негативные качества:

повреждение линии ограничивает работоспособность полной сети.

Ячеистая

Смешанная

Работа в сети

Топология общая шина предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. Отправляемое какой-либо рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет кому адресовано сообщение, — если сообщение адресовано ей, то обрабатывает его. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» остальным компьютерам такой сети. Например, в сетях Ethernet (IEEE 802.3) c шинной топологией станции прослушивают занятость среды и действуют по алгоритму CSMA/CD (англ. Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением столкновений).

Шина самой своей структурой допускает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, — последовательно — потому что линия связи единственная. В противном случае пакеты передаваемой информации будут искажаться в результате взаимного наложения (то есть произойдет конфликт, коллизия). Таким образом, в шине реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена: данные могут передаваться в обоих направлениях, но лишь в различные моменты времени, а не одновременно (то есть последовательно, а не параллельно).

В топологии «шина» отсутствует центральный абонент, через которого передаётся вся информация, что увеличивает надёжность «шины». (При отказе любого центра перестаёт функционировать вся управляемая им система.) Добавление новых абонентов в «шину» достаточно простое и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании «шины» нужно минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другой топологией. Правда, нужно учесть, что к каждому компьютеру (кроме двух крайних) подходят два кабеля, что не всегда удобно.

«Шине» не страшны отказы отдельных компьютеров, потому что все другие компьютеры сети продолжат нормально обмениваться информацией. Но так как используется только один общий кабель, — в случае его обрыва нарушается работа всей сети. Может показаться, что «шине» обрыв кабеля не страшен, поскольку в этом случае остаются две полностью работоспособные «шины». Однако из-за особенности распространения электрических сигналов по длинным линиям связи необходимо предусматривать включение на концах шины специальных устройств — Терминаторов.

Без включения терминаторов в «шину» сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной. Таким образом при разрыве или повреждении кабеля нарушается согласование линии связи, и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались физически соединёнными между собой. Короткое замыкание в любой точке кабеля «шины» выводит из строя всю сеть. Хотя в целом надёжность «шины» все же сравнительно высока, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособность сети в целом, поиск неисправностей в «шине» затруднён. В частности: любой отказ сетевого оборудования в «шине» очень трудно локализовать, потому что все сетевые адаптеры включены параллельно, и понять, который из них вышел из строя, не так-то просто.

При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину линии связи между узлами, — в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами — повторителями, концентраторами или хабами.

Например, технология Ethernet 10BASE-2 позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.