Лекция № 8. Топология вычислительной сети

Тишкин Алексей Алексеевич

Розов Николай Сергеевич

Бочаров Виктор Владимирович

Кривошеев Юрий Владимирович

Бондаренко Дмитрий Михайлович

Коротаев Андрей Витальевич

Уваров Павел Юрьевич

член-корреспондент РАН

Институт всеобщей истории РАН, Москва

Ведущий современный российский специалист в области исторической антропологии.

 

доктор исторических наук, профессор

Российский государственный гуманитарный университет, Москва

Выдающийся российский историк-востоковед, социолог, демограф, футуролог. Известен своими трудами в самых различных областях социальных и гуманитарных наук – теории социальной эволюции, клиодинамики (математического моделирования исторических процессов), исследования смертности в современной России, изучения феномена арабских революций наших дней и др.

 

доктор исторических наук, профессор

Зам. директора по науке Института Африки РАН, Москва

Известный российский специалист в области истории и этнографии Африки, теории политической антропологии.

 

доктор исторических наук, профессор

Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург

Один из ведущих российских специалистов в области истории Древней Руси.

 

доктор исторических наук, профессор

Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург

Один из ведущих российских специалистов в области социальной антропологи, автор известных книг по политической антропологии, антропологии права, антропологии возраста, антропологии насилия.

доктор философских наук, профессор

Новосибирский государственный университет, Новосибирск

Известный российский философ и теоретик истории, автор многих книг по теории социального познания, теории исторического процесса, антропологии революций.

 

доктор исторических наук, профессор

Алтайский государственный университет, Барнаул

Известный сибирский археолог, автор многих книг и статей по археологии степных культур Алтая и Монголии.

 

 

 

Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется физической топологией. В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной, иерархической и произвольной структуры.

 

Различают физическую и логическую топологию. Логическая и физическая топологии сети независимы друг от друга. Физическая топология - это геометрия построения сети, а логическая топология определяет направления потоков данных между узлами сети и способы передачи данных.

 

В настоящее время в локальных сетях используются следующие физические топологии:

· "шина" (bus);

· “звезда” (star);

· “кольцо” (ring);

 

Шинная топология

 

Сети с шинной топологией используют линейный моноканал (коаксиальный кабель) передачи данных, на концах которого устанавливаются оконечные сопротивления (терминаторы). Каждый компьютер подключается к коаксиальному кабелю с помощью Т-разъема (Т - коннектор). Данные от передающего узла сети передаются по шине в обе стороны, отражаясь от оконечных терминаторов. Терминаторы предотвращают отражение сигналов, т.е. используются для гашения сигналов, которые достигают концов канала передачи данных. Таким образом, информация поступает на все узлы, но принимается только тем узлом, которому она предназначается. В топологии логическая шина среда передачи данных используются совместно и одновременно всеми ПК сети, а сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления по среде передачи. Так как передача сигналов в топологии физическая шина является широковещательной, т.е. сигналы распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.

 

 

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой Ethernet (классы 10Base-5 и 10Base-2 для толстого и тонкого коаксиального кабеля соответственно).

Преимущества сетей шинной топологии:

· отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;

· сеть легко настраивать и конфигурировать;

· сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.

 

Недостатки сетей шинной топологии:

· разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;

· ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;

· трудно определить дефекты соединений

 

Топология типа “звезда”

 

В сети построенной по топологии типа “звезда” каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору или хабу (hub). Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом.

 

Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, т.е. сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet.

 

Преимущества сетей топологии звезда:

· легко подключить новый ПК;

· имеется возможность централизованного управления;

· сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.

 

Недостатки сетей топологии звезда:

· отказ хаба влияет на работу всей сети;

· большой расход кабеля;

 

Топология “кольцо”

 

В сети с топологией кольцо все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении.

 

 

Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети - логическое кольцо.

 

Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети.

 

Как правило, в чистом виде топология “кольцо” не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.

Древовидная структура сети

 

 

 

 

Рис. 4. Сеть с древовидной топологией

 

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей «кольцо», «звезда» и «шина» на практике применяется и комбинированная древовидная структура (рис. 4). Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей.

 

Основание дерева вычислительной сети (корень) располагается в точке, в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева). Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители и/или коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором.

 

На практике применяют две их разновидности, обеспечивающие подключение соответственно восьми или шестнадцати линий. Устройство, к которому можно присоединить максимум три станции, называют пассивным концентратором. Пассивный концентратор обычно используют как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что возможное максимальное расстояние до рабочей станции не должно превышать нескольких десятков метров.