Смешанная топология

Если рассматривать сети по критерию количества объединенных компьютеров, то можно отметить следующее: в небольших сетях, как правило, стараются использовать типовую топологию - звезда, кольцо или общая шина, для сетей с большим количеством компьютеров очень характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях специально выделяют отдельные фрагменты (подсети), которые, во-первых, связаны между собой, а во-вторых, имеют свою (не обязательно одинаковую) типовую топологию. И в итоге получается сеть со смешанной топологией.

2) Оборудование сети

Как мы уже отметили выше, для небольших сетей (10-30 компьютеров) чаще всего используется одна из типовых топологий - общая шина, кольцо, звезда или полносвязная сеть. Все эти топологии обладают свойством однородности, то есть все компьютеры в такой сети имеют одинаковые права доступа к другим компьютерам. Такая однородность структуры делает простой процедуру наращивания числа компьютеров, облегчает обслуживание и эксплуатацию сети. Но не все так гладко, как кажется. Как только эта сеть начинает разрастаться до масштабов больших сетей, однородная структура связей превращается из преимущества в недостаток.

Почему? Вот вам несколько доводов:

Сети с однородной структурой имеют несколько очень не маловажных ограничений:

они ограничены на длину связи между узлами;

на количество узлов в сети;

на интенсивность трафика (потока сообщений), порождаемого узлами сети.

Необходимость организации какой-то оптимальной структуры сети становится очень острой проблемой

Для снятия этих ограничений начали использовать специальные методы структуризации сети и специальное структурообразующее оборудование - повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы. Оборудование такого рода также называют коммуникационным, имея в виду, что с помощью него отдельные сегменты (участки, фрагменты) сети взаимодействуют между собой.

Простейшее из коммуникационных устройств - повторитель (repeator). Повторитель физически соединяет различные сегменты кабеля локальной сети. И делается это с целью увеличения общей длины сети.

Повторитель передает сигналы, приходящие из одного сегмента сети, в другие ее сегменты.

Повторитель, который имеет несколько портов и соединяет несколько физических сегментов, часто называют концентратором (concentrator) или хабом (hub).

Hub - основа, центр деятельности. Это название четко отражает, что в данном устройстве сосредоточиваются все связи между сегментами сети.

Для логической структуризации сети используются такие коммуникационные устройства, как мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.

Мост (bridge) делит разделяемую среду передачи сети на части (часто называемые логическими сегментами)

В сети с использованием моста информация из одного сегмента в другой будет передаваться только тогда, когда такая передача действительно необходима, то есть если адрес компьютера назначения принадлежит другой подсети. Тем самым мост изолирует трафик одной подсети от трафика другой, повышая общую производительность передачи данных в сети.

Коммутатор (switch, switching hub).

Коммутатор по принципу обработки кадров ничем не отличается от моста. Основное его отличие от моста состоит в том, что он является своего рода коммуникационным мультипроцессором, потому что каждый его порт оснащен специализированным процессором, который обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от процессоров других портов. За счет этого общая производительность коммутатора обычно намного выше, чем производительности традиционного моста, который имеет только один процессорный блок.

Можно сказать, так - коммутаторы - это мосты нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме.

Различные ограничения, связанные с применением мостов и коммутаторов привели к тому, что в ряду коммуникационных устройств появился еще один тип оборудования.

Маршрутизатор(switch, switching hub).

Маршрутизаторы еще более надежно и еще более эффективно, чем мосты, изолируют трафик отдельных частей сети друг от друга. Маршрутизаторы образуют логические сегменты с помощью явной адресации, поскольку используют не плоские аппаратные, а составные числовые адреса.

А эти адреса, как мы рассматривали, могут содержать поле номера сети, так что все компьютеры, у которых значение этого поля одинаково, принадлежат к одному сегменту. В данном случае такой сегмент называют подсетью (subnet).

Шлюз(gateway).

Обычно основной причиной, по которой в сети используют шлюз, является необходимость объединить сети с разными типами системного и прикладного программного обеспечения, а не желание локализовать трафик.

Но, тем не менее, шлюз обеспечивает также и локализацию трафика в качестве некоторого побочного эффекта.

Как вы увидели, крупные сети практически никогда не строятся без логической структуризации. Для отдельных сегментов и подсетей характерны типовые однородные топологии базовых технологий, а для их объединения всегда используется такое оборудование, которое может обеспечить локализацию трафика, - мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.

3) ВЫВОДЫ

Немного "утрясем" все сказанное в этой лекции и сделаем некоторые выводы:

 Очень важная характеристика сети - топология. Топология - тип графа, вершины которого соответствуют компьютерам сети (иногда другому оборудованию, например, концентраторам), а ребра - физические связи между ними. Физические связи - электрические соединения между компьютерами, они могут отличаться от логических связей между узлами сети. Логические связи - маршруты передачи данных между узлами сети.

 Типовые топологии физических связей - полносвязная, ячеистая, общая шина, кольцевая топология, звезда

- Чтобы увеличить длину сети и количество ее узлов используют физическую структуризацию сети с помощью повторителей и концентраторов.

- Чтобы увеличить производительность и безопасность сети используют логическую структуризацию. Логически структурировать сеть, это значит - разбить ее на сегменты, таким образом, чтобы основная часть трафика компьютеров каждого сегмента не выходила за пределы этого сегмента. Это делается с помощью мостов, коммутаторов, маршрутизаторов и шлюзов.

4) Контрольные вопросы:

1.Зачем возникла необходимость в логической структуризации сети?

2. В чем отличие коммутатора и концентратора

3. Назовите топологию, которая наиболее актуальна на сегодня и объясните

почему.

4. Каков смысл использования шлюза между различными сетями?

Литература:

1. Олифер В.Г. Компьютерные сети, - СПБ, “Питер”, 2004. Стр. 87-98

2. Ред. В.Н. Щекотихина. Основы построения сетей передачи информации. Учеб.пособие – М. “Телеком”,2005 Стр.45-57

Лекция 2

Тема: Організаційна структура мережі. Елементи мережі, їх призначення та характеристики. Структурні компоненти мережі.